1、客戶需求：

（1） 仿真LD、LED直接調制系統的輸出光譜，觀察系統輸出性能。

（2） 采用EDFA的光纖通信系統，實現對多路光波信號的放大，實現200km、40Gbit/s的傳輸。用仿真軟件搭建一個WDM系統，觀察系統誤碼情況。

2、系統仿真：

（1）仿真LD、LED直接調制系統的輸出光譜，觀察系統輸出性能。

LD系統設計：仿真系統連接圖如圖所示，采用直接調制，調制速率為10Gbit/s。其中，Laser Rate Equations器件用于仿真LD，Pseudo-Random Bit Sequence Generator用于產生偽隨機比特序列，Optical Spectrum Analyzer用于觀測LD輸出光譜，傳輸鏈路采用單模光纖SMF。信號接收端采用PIN二極管進行光電轉換，采用Low pass Bessel filter進行濾波處理，為了觀察系統的運行狀態，用觀測儀器進行信號的分析與評價。

器件參數設置如下：波長為1552.52nm，偏置電流200mA。信號調制速率為10Gbit/s。

通過光譜儀觀測，輸出光譜在1552.52nm波長處具有較窄的線寬，與較高的輸出光信號功率。通過示波器觀測，經過單模光纖傳輸后信號具有較小的噪聲，以及良好的傳輸特性。通過眼圖可以看到，眼睛張開度大，誤碼率近似于0，信號質量好。

LED系統設計：仿真系統連接圖如圖所示，采用直接調制，其中，LED器件受調制后發出信號光，經過Linear Multimode Fiber多模光纖。

器件參數設置：波長為1300nm，帶寬為50nm。信號調制速率為100Mbit/s。多模光纖的長度為500m，損耗為2.61dB/km。

通過光譜儀觀測，輸出光譜在1300nm波長處具有較寬的線寬，與較低的輸出光信號功率。通過眼圖分析儀可以看到，接收到的信號眼圖誤碼率為8.6e-13，Q因子為7.0，滿足信號的傳輸要求。由于線寬不同，LED適宜低速率信號傳輸，而LD可以用于較高速率的光纖通信。

（2）采用EDFA的光纖通信系統，實現對多路光波信號的放大，實現200km、40Gbit/s的傳輸。用仿真軟件搭建一個WDM系統，觀察系統誤碼情況。

EDFA仿真系統設計：連接圖如圖所示，WDM Transmitter發射多通道的信號，波長為1546~1558nm，波長間隔為0.8nm。EDFA采用980 nm波長的泵浦光源，對一定長度的摻鉺光纖進行后向泵浦。

參數設置：WDM Transmitter發射16通道的信號，波長為1546~1558nm，波長間隔為0.8nm，功率為-23.5dBm，線寬為10MHz。EDF的長度為4.75m，泵浦激光的波長為980nm，功率為15.36mW。

從最終的光譜圖可以看出，在1546~1558nm波長范圍內獲得了較為平坦的增益輸出，信號光功率得到了明顯的放大，增益達到了18.5dB及以上。

WDM系統設計：連接圖如圖所示。該系統主要包括信源模塊，波分復用模塊，光纖傳輸鏈路模塊，解復用模塊和信號接收模塊。調用Transmitters Library中光輸入源庫中的CW Laser（連續激光器）、Transmitters Library中的二進制序列發生器庫中的Pseudo-Random Bit Sequence Generator（偽隨機序列發生器）、還有Pulse Generators中的電發生器中的NRZ Pulse Generator（非歸零脈沖發生器）和Optical Modulators中的MZ Modulator（馬赫曾德調制器）。共7個通道的信號，進行波分復用，送入傳輸鏈路進行信號的傳輸，采用色散補償光纖DCF進行色散補償，利用EDFA實現光信號放大。調用Receivers library中的Photodetector PIN(PIN光電探測器)，而為了更具體的表述該光纖系統的傳輸信號的準確性和可靠性，在整個光纖傳輸系統的接收模型后調用Receivers library中Regenerators中的3R Regenerator（3R再生器）和Visualizer library中Electrical中的BER analyzer（誤碼率分析儀），從而進行信號分析。

參數設置：序列發生器Pseudo-Random Bit Sequence Generator設置如下，Bit rate為40Gbit/s。激光器的波長設置為1550nm，功率設置為1mW，線寬為0.1MHz。光纖設置長度為50km，損耗為0.2dB/km，色散為16ps/nm/km。色散補償光纖長度為10km，損耗為0.5dB/km，色散為-80ps/nm/km。

仿真結果如圖所示。

經過100km的傳輸后，采用光譜儀觀察光譜，可以看到7個通道的信號光如圖所示，保持較高的信噪比。采用光功率計測試傳輸后的信號光功率，為10.20dBm。采用示波器觀察193.1THz傳輸通道的眼圖和誤碼特性，采用誤碼儀觀察誤碼情況，可以看到信號脈沖序列較為規整，眼圖張開度大，誤碼率為3.14e-79，表明該WDM系統具有較好的信號傳輸質量。

3、總結展望：

本案例設計了仿真LD、LED直接調制系統，研究了系統輸出性能；仿真了EDFA的光纖通信系統，實現了200km、40Gbit/s的傳輸，搭建了一個7通道的WDM光纖通信系統，該案例具有靈活的可拓展性，可以根據客戶需求進行功能的豐富與系統結構的優化。

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