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infotek 2026-04-22 09:46

OptiSystem应用:光放大器EDFA的仿真

Optisystem可以设计和模拟光纤放大器和光纤激光器。 RVe UQ%  
此处展示的案例可在Optisystem安装文件夹samplesOptical amplifiers中找到。 MF~Tr0tOC  
该教程将会介绍光放大器库这一部分。 j[YO1q*  
光放大器 f{u3RCfX~2  
全局参数 C XiSin  
使用Optisystem的第一步是设置全局参数。 /M8&`  
我们都知道,主要的一个参数是time window,它由比特率和序列长度计算得到。 x[H9<&)D  
对于放大器和激光器的设计,还有其它可以定义模拟中的迭代次数和引入初始延迟的重要参数。 _,9/g^<  
这些参数是Iterations和Initial delay,可以在全局参数窗口中获得(图1) [H2"z\\u  
图1 全局参数:Signals 标签
zJa,kN|m  
IgU65p  
本次教程中,除了一些全局参数,我们会使用默认参数。 0hx EI  
 在全局参数对话框,将参数Bit rate设置为2.5e9,Sequence length为32,Samples per bit为32。Time window参数应该为1.28e-8(图2)。 6(.]TEu0  
图2 全局参数:Simulation参数标签
.6nNqGua1  
i\u m;\  
系统设置 N|L Ey  
(a)
3XomnL{  
(b)
图3 EDFA布局
/tGj`C&qtw  
s+yX82Y  
Signals标签 Z3]ut #`  
尽管所有的组件都在布局中正确地连接了,但是我们还不能正常的运行模拟。 Qk.:b  
首先,因为我们考虑信号在两个方向上传输,所以我们需要不止一个全局迭代来使系统的结果收敛。 2OJ=Xb1  
其次,第一次迭代中,双向组件的左输入端口没有反向信号,例如隔离器和泵浦耦合器,这会使模拟被终止。 7IH^5r  
要解决第一个问题,你只需增加迭代次数 } h pTS_  
要解决第二个问题,有两个可能的解决方案:我们可以启用在Signals标签的Initial delay参数(图4)或者我们可以在布局中加入Optical Delay(图5)。 ^(8(z@y  
图4 全局参数-增加迭代数和启用Initial Delay
u|a+ :r)*4  
图5 在布局中加入Optical Delay
Q:~>$5Em5  
H+ Y+8   
运行模拟 !@[@xdV  
我们可以运行图3所示的系统然后分析结果: LlfD>cN  
 要运行模拟,你可以在File菜单选择Calculate。你也可以按Ctrl+F5或者使用工具栏的计算按钮。在选择计算后,计算对话框应该会出现 ?~>#(Q  
 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。 QX j4cg  
查看结果 SecZ5(+=  
为了查看结果,双击Dual Port WDM Analyzer。通过浏览Signal Index参数,你可以查看每一次迭代的结果 ]B"YW_.x2  
=8F]cW'1`  
图6显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。 K6Gri>Um  
  
图6 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果
tu6Q7CjW8  
z rV  
运行模拟 7Ed6o  
为了比较图3和图5两种不同设计的结果,我们可以模拟图5所示的系统然后分析结果: pK~K>8\  
 要运行模拟,你可以在File菜单选择Calculate。你也可以按Ctrl+F5或者使用工具栏的计算按钮。在选择计算后,弹出计算对话框 AK*F,H9  
 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。 O1_dA%m  
s*U~Q=Z  
查看结果 szy^kj^2  
要查看结果,双击Dual Port WDM Analyzer。通过浏览Signal Index参数,你可以查看每一次迭代的结果 HFL(t]  
kM,$0 @  
图7显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。 P|Ojt I  
   &91U(Go  
  
  
图7 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果
$m;rOKVU  
'v"{frh   
正如我们所看到的,第二个设计收敛速度比带有Initial Delay的设计快。图3的设计因为有Initial Delay需要更多的迭代次数。 {)QSxO  
观察增益与波长关系
(a)             (b)
图8 图像(a) Gain x Wavelength 和(b) NF x Wavelength
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