OptiSystem應光放大器EDFA的仿真

Optisystem可以設計和模擬光纖放大器和光纖激光器。

此處展示的案例可在Optisystem安裝文件夾samplesOptical amplifiers中找到。

該教程將會介紹光放大器庫這一部分。

光放大器

全局參數

使用Optisystem的第一步是設置全局參數。

我們都知道,主要的一個參數是time window,它由比特率和序列長度計算得到。

對于放大器和激光器的設計,還有其它可以定義模擬中的迭代次數和引入初始延遲的重要參數。

這些參數是Iterations和Initial delay,可以在全局參數窗口中獲得(圖1) 

OptiSystem應光放大器EDFA的仿真的圖1

圖1 全局參數:Signals 標簽

本次教程中,除了一些全局參數,我們會使用默認參數。

?在全局參數對話框,將參數Bit rate設置為2.5e9,Sequence length為32,Samples per bit為32。Time window參數應該為1.28e-8(圖2)。 

OptiSystem應光放大器EDFA的仿真的圖2

圖2 全局參數:Simulation參數標簽

系統設置 

OptiSystem應光放大器EDFA的仿真的圖3

(a)

OptiSystem應光放大器EDFA的仿真的圖4

(b)

圖3 EDFA布局

Signals標簽

盡管所有的組件都在布局中正確地連接了,但是我們還不能正常的運行模擬。

首先,因為我們考慮信號在兩個方向上傳輸,所以我們需要不止一個全局迭代來使系統的結果收斂。

其次,第一次迭代中,雙向組件的左輸入端口沒有反向信號,例如隔離器和泵浦耦合器,這會使模擬被終止。

要解決第一個問題,你只需增加迭代次數

要解決第二個問題,有兩個可能的解決方案:我們可以啟用在Signals標簽的Initial delay參數(圖4)或者我們可以在布局中加入Optical Delay(圖5)。 

OptiSystem應光放大器EDFA的仿真的圖5

圖4 全局參數-增加迭代數和啟用Initial Delay 

OptiSystem應光放大器EDFA的仿真的圖6

圖5 在布局中加入Optical Delay

運行模擬

我們可以運行圖3所示的系統然后分析結果:

□ 要運行模擬,你可以在File菜單選擇Calculate。你也可以按Ctrl+F5或者使用工具欄的計算按鈕。在選擇計算后,計算對話框應該會出現

□ 在計算對話框中,點擊Play按鈕。計算應當能無誤進行。

查看結果

為了查看結果,雙擊Dual Port WDM Analyzer。通過瀏覽Signal Index參數,你可以查看每一次迭代的結果 

圖6顯示了6次迭代和初始延遲的WDM分析儀的結果。  

OptiSystem應光放大器EDFA的仿真的圖7

圖6 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次數的結果

運行模擬

為了比較圖3和圖5兩種不同設計的結果,我們可以模擬圖5所示的系統然后分析結果:

□ 要運行模擬,你可以在File菜單選擇Calculate。你也可以按Ctrl+F5或者使用工具欄的計算按鈕。在選擇計算后,彈出計算對話框

□ 在計算對話框中,點擊Play按鈕。計算應當能無誤進行。 

查看結果

要查看結果,雙擊Dual Port WDM Analyzer。通過瀏覽Signal Index參數,你可以查看每一次迭代的結果 

圖7顯示了6次迭代和初始延遲的WDM分析儀的結果。  

OptiSystem應光放大器EDFA的仿真的圖8

圖7 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次數的結果

正如我們所看到的,第二個設計收斂速度比帶有Initial Delay的設計快。圖3的設計因為有Initial Delay需要更多的迭代次數。

觀察增益與波長關系

OptiSystem應光放大器EDFA的仿真的圖9

(a)             (b)

 圖8 圖像(a) Gain x Wavelength 和(b) NF x Wavelength

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