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infotek 2025-07-09 07:55

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。 Tvt(nWn(H1  
此处展示的案例可在Optisystem安装文件夹samplesOptical amplifiers中找到。 0#CmB4!<O  
该教程将会介绍光放大器库这一部分。 mt~E&Z(A  
光放大器 8[;AFm?,`  
全局参数 re4A5Ev$  
使用Optisystem的第一步是设置全局参数。 NOmFQ)/ &  
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。 L+~XW'P?  
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。 @z^7*#vQv  
这些参数是Iterations和Initial delay,可以在全局参数窗口中获得(图1) /U} )mdFm  
图1 全局参数:Signals 标签
CB#B!;I8v  
a"l\_D'.K8  
本次教程中,除了一些全局参数,我们会使用默认参数。 \-SC-c  
 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)。 ZW4$Ks2]Y  
图2 全局参数:Simulation参数标签
6F5g2hBz  
~C>clkZ  
系统设置 l#~pK6@W  
(a)
bFSs{\zE  
(b)
图3 EDFA布局
^*w}+tB  
]( FFvqA  
Signals标签 #r/5!*3  
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。 r'4Dj&9Ac  
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。 |h&Z.  
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。 |*^}e54  
要解决第一个问题,你只需增加迭代次数 &8I }q]'k  
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)。 `Tei  
图4 全局参数-增加迭代数和启用Initial Delay
3 . K #,  
图5 在布局中加入Optical Delay
[N#4H3GM8  
n5z|@I`S_  
运行模拟 q\-P/aN_  
我们可以运行图3所示的系统然后分析结果: =K_&@|f+B  
 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 Wt=\hixj-  
 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。 G;d3.ml/aZ  
查看结果 U1(cBY  
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 $ w+.-Tr  
@1xIph<z  
图6显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。 t1G__5wp  
  
图6 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果
fjy7gC2  
9s*QHCB0  
运行模拟 U#&+n-npO  
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: 4j8$& ~/  
 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 ioEjbqD<  
 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。 _8!x  
v*&j A 8D  
查看结果 M6bM`wHH>  
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 ~KV{m  
(G/(w%#7_  
图7显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。 #kh:GAp]  
   K|l}+:k  
  
  
图7 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果
! ,{zDMA  
J_fs}Y1q\  
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。 s;..a&C'  
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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