光通信系統的案例
光通信設計軟件——OptiSystem 光通信系統與放大器設計軟件
應用領域：
OptiSystem針對科研工程師、光通信工程師、系統集成商、學生和各種各樣的其他用戶的需求研發，可以實現物理層中幾乎所有類型光鏈路的設計自動化，以及從SAN到MAN和LAN的寬光譜光網絡分析，應用范圍包括：
? 從組件到系統的光通信系統設計，包括高級調制格式和DSP
? CATV或者TDM/WDM網絡設計
? 基于FTTx的無源光網絡（PON）
? 自用空間光通信（FSO）
? 光載無線通信（ROF）微波系統
? SONET/SDH環設計
? 發射器，信道，放大器，接收器設計
? 不同接收模型下的誤碼率和系統懲罰計算
? 放大系統BER和系統鏈路預算的計算
? 溫度、應力、應變和振動傳感器設計
? Li-Fi應用
? 多模系統
? 光放大器和光纖激光器
? LIDAR系統設計
展開 Optiwave.OptiSystem.v7.0 光通信系統模擬軟體
Optiwave.OptiGrating.v4.2.2
Optiwave.OptiSystem.v7.0 光通信系統模擬軟體
OPTIS.OPTISWORKS.STUDIO.V2007 光學設計
fred.V7光線追跡軟件
TFCalc.v3.5.6 光學薄膜軟件
Thin.Film.Center.Essential.Macleod.v9.7.0 光學薄膜
GLAD V4.7
WinLens.Plus.v1.1.6a 光學設計軟件
Masechinensuh
專業提供各類行業軟件，誠信為本，歡迎您的資咨
MP：18980583122 扣扣：1140988741
BeamPROP.v5.1.9.vs.Fullwave.v3.0.9
BeamPROP.v5.1.2.FullWAVE.v3.0.2.BandSOLVE.v1.2.GratingMOD.v1.1 微光學分析軟件
DynaLS.v2.0(粒子及光譜分析軟件)
Febees.BlacklightFly.v4.9.5948
LUCIDSHAPE.V1.3
LucidShape.v1.2
OSLO_PREMIUM_V6.46
BMP-CAD設計陣列波導光柵的光學軟件
Wils.v6.3.6.25 照明計算
WYSIWYG.Release.10 照明設計
展開 光通信設計軟件——OptiFiber 光纖設計軟件
選擇合適的光纖參數是光學系統的重要問題。橫截面尺寸，材料成分和折射率分布都會影響光纖的損耗，色散和非線性，必須仔細選擇，以便在給定的應用中實現令人滿意的結果。
對于一個光通信系統，它的最佳狀態的設計直接取決于對光纖參數的選擇。光纖的橫截面尺寸, 材料成分和折射率分布都會影響到光通信里極其重要的線性和非線性現象。OptiFiber 使用數值模式求解程序和其它專門用于光纖的解析法來計算光纖通訊時的色散、損耗、雙折射現象和偏振模色散。
OptiFiber 是一種功能強大的工具，它將光纖模式的數值模式求解器與群延遲，群速度色散，有效模面積，損耗，偏振模色散，有效非線性等計算模型相結合.OptiFiber 最強大的功能之一是它能夠預測如何優化給定的光纖，而不是設計目標，例如很小但非零色散和最大模面積。此外，OptiFiber 可以通過導入和分析實際光纖樣品的折射率分布來補充和擴展真實實驗室設備（如EXFO的NR-9200 Optical Fiber Analyzer）的光纖表征能力。OptiFiber 是設計光纖，光纖元件和光通信系統的工程師，科學家和學生不可或缺的工具。
特點和功能
· 評估參數、敏感度和容差
· 利用有限差分法或傳遞矩陣法來求解光纖的LP模或者矢量模
· 可以導入如EXFO NR-9200等儀器測量的光纖剖面的折射率分布進行解析
· 單模光纖設計，如康寧SMF-28的，色散平坦光纖設計，色散位移光纖設計等
· 多模光纖的設計，如50/125 m 和 62.5/125 m 石英光纖等
· 傳播過程中多模干涉的光場分布圖的觀察
· 自動參數掃描
· 光纖傳感設計
· 內外擾動導致的雙折射和PMD的計算
通過以下任一方法設計具有任意二維折射率分布的多層光纖：
1. 使用內置函數庫或使用用戶指定的公式在內部定義配置文件
2.
展開 VirtualLab Unity應用：光通信窄帶濾光片
該濾光片能夠實現高精度的信號分離，有效抑制雜散光干擾，從而顯著提升系統的信噪比與整體光學性能，適用于高要求的光通信場景。
應用場景
光通信窄帶濾光片需要實現某一特定波長的信號傳輸并且強烈抑制相鄰波長的干擾。本案例中通過合理的初始結構生成，以及進一步優化層厚度，目標是實現中心波長在1304.58nm，帶寬2.2nm，通帶最大插入損耗小于0.2dB，1260-1301.38nm以及1307.78-1360nm為反射帶，反射帶的反射隔離度大于27dB。
設計結果
設計結果如圖所示，通帶內的最大插入損耗小于 0.2 dB，兩側反射帶的隔離度也優于 27 dB，整體性能滿足設計要求。
設計流程
窄帶濾波片屬于帶通濾波片的一種，由于單腔窄帶濾光片的光譜成一三角形，因此有一半能量無法透射而浪費掉，且過度帶的斜率不夠陡峭，應用于光通信系統中會造成串擾。因此本案例采用多腔法布里-珀羅型窄帶濾光片結構：Air | (F-P型濾光片)^5| K9。
展開 
OptiBPM光纖通信系統——光功率耦合器
? 光功率合成器是光纖通信系統中的必要器件。
? 如果功率合成器具有以下特性：
? 對稱性
? 輸入和輸出具有完全相同的單模波導
? 這類功率合成器具有一些獨有的特點，但其基本特征可以在OptiBPM中得到準確的驗證。
? 根據能量守恒定律
? 由于輸入和輸出波導是完全相同的單模波導，輸入和輸出場的振幅需滿足：
? 因此，
? 下圖是在OptiBPM中仿真一個設計好的3D功率合成器實例。
? 在黑匣中只有一束入射光時會發生什么？
? 考慮一個輸入的情況下，
? 在兩個輸入的情況下，
? 結論
設計一個滿足以下要求的單模功率合成器是不可能的。
1. 無能量損失地合成2個完全相同的光學模場。
2. 當只有1個輸入模場時無能量損失。
OptiBPM在仿真結果和理論值之間顯示了高度的一致性
展開 基于啁啾光纖光柵實現對光纖通信系統的色散補償
3、結果分析
為了探究不同入射光功率對應的系統性能，設置仿真系統光功率在-10~10 dBm范圍內掃描。圖展示的是在10 Gbit/s傳輸速率的情況下三種光纖通信系統中的Q值隨著入纖光功率的變化而變化的曲線圖。
圖. 入纖光功率變化與傳輸信號的Q值變化曲線
由圖可知，傳輸信號的Q值變化曲線均存在峰值。當入纖光功率從-10 dBm逐漸增加的過程中，信號的Q值逐漸得到提高。但達到一定值時，信號的Q值逐漸降低。表明信號對應三種方案存在最佳入纖光功率。采用混合型方案的光通信系統的信號質量最好，混合型色散補償方案的信號傳輸性能優于后置和前置色散補償方案?；旌闲蜕⒀a償方案對應最佳光功率為5 dBm，眼圖如圖所示，對應的誤碼率接近為0，Q值為46.37。
為了探究不同傳輸距離下對應的系統性能，設置仿真系統中的Loop Control器件鏈路傳輸次數在1~15范圍內掃描，對應光纖傳輸系統傳輸160~2400 km。圖展示的是在10 Gbit/s和40 Gbit/s傳輸速率的情況下混合色散補償系統中的Q值隨著光纖傳輸距離的變化而變化的曲線圖。隨著傳輸距離的增加，信號的傳輸質量也相應下降。同時對比10 Gbit/s和40 Gbit/s傳輸速率下系統性能，發現隨著傳輸速率的提高，質量相應的下降。其中10 Gbit/s混合色散補償系統實現了2400 km遠距離的傳輸。
4、總結展望
本案例設計并仿真了基于啁啾光纖光柵色散補償的光纖通信系統，對比了后置色散補償系統、前置色散補償系統和混合色散補償系統的性能差異，最終10 Gbit/s混合色散補償系統實現了2400 km遠距離的傳輸。
最后,歡迎通過公眾號"320科技工作室"與我們聯系
展開 光通訊系統仿真設計軟件——Optiwave系列
應用范圍：
? 從組件到物理層次中系統標準的光通訊系統設計 ?
CATV or TDM/WDM 網絡設計 ?
SONET/SDH 環形網設計
? 發射器、通道、放大器、接收器設計 ?
色散分析
? 使用不同的接收器估計誤碼率及系統的損失
記錄系統誤碼率及 link budget 計算
? 可針對所存在之基礎及高階模態，進行下列特性之運算 ? 用不同的方式顯式模態場的圖形 ? 有效折射變化，傳播常量
? 群系數(Group index)，群延遲(Group Delay) ? 三種群速度(group-velocity)射散(材料，波導，總和)
? 不同定義之模態場直徑(mode field diameters)及有效模態(effective mode)區域 ? 計算截止波長(cutoff wavelengths)
? 彎曲(Macrobending)、微彎曲(microbending)及接合損失(splicing loss)之計算
? 可藉由改變光纖的幾何、折射率變化(profile)及合成比例(composition)來最佳化光纖之各項特性 ? 可藉由本質(intrinsic)及外在(extrinsic)之微擾(perturbations)計算雙折射效應 ? 可根據不同的模型進行極化模態間射散(PMD)之計算
光通訊系統模擬軟件OptiSystem
OptiSystem 是一套創新的光通信系統仿真軟件，此軟件可以設計、測試，與最佳化幾乎任何一種在光網絡系統的寬譜中的物理層次光連結，從類比的電視圖象、廣播到洲際間的干脈。
展開 基于OptiSystem的波分+時分復用混合光網絡系統
不同光纖傳輸長度下的誤碼率變化曲線
總結展望：本案例設計并仿真了四路波分復用乘以四路時分復用混合光網絡系統結構，分析了系統的波分復用以及時分復用特性，研究了信號光傳輸質量的影響因素。該系統具有將強的拓展性與靈活性，可根據客戶需求，進行調制格式，通信速率和傳輸長度等方面的設計與完善。
最后，歡迎大家通過微信公眾號聯系我們。
光通信設計軟件——OptiBPM 光波導設計軟件
與OptiSystem的聯合仿真提供了從波導器件仿真到系統仿真的連續性。能夠和OptiFDTD軟件以及廣泛使用的光線追擊軟件之間進行光場（復數場）數據傳遞，這樣使得OptiBPM設計師可以擴展到自由空間光學元件。
2D BPM
2D BPM模擬器基于Crank-Nicolson的無條件穩定有限差分方法算法。您可以根據設計自定義以下程序選項：
· 在TE和TM偏振之間進行選擇的算法
· 基于Padé近似，Padé（1,1）和Padé（2,2）到Padé（4,4）的廣角傳播
· 將光場選擇作為波導模式，高斯場，矩形場或用戶自定義場
· 起始場可以有一定的角度
· 參考折射率可以選擇為模態、平均或用戶定義
· 簡單或完全透明邊界條件（TBC）
3D BPM
全3D模擬器基于：
· 交替方向隱式（ADI）方案
· 標量算法
· 在準TE偏振和準TM偏振之間可選擇半矢量算法
· 控制兩個橫向場分量的全矢量算法
自動掃描參數
設計人員的目標是實現最佳的器件性能。要找到最佳條件，通常需要使用不同的設計參數重復模擬。OptiBPM使您能夠執行稱為參數掃描計算的自動循環計算。軟件按順序命名數據文件并保存。
模式求解器
在OptiBPM中，模式求解器與2D和3D BPM算法兼容。求解器采用不同的方法：
· 多層平面結構二維傳遞矩陣法（TMM）
· 3D中的交替方向隱式（ADI）方法
· 2D和3D中的相關函數法（CFM）
平面結構的程序基于在層之間的介電界面處解決多個邊界條件。在傳播用戶定義的光場期間，CFM計算輸入場和每個點處的傳播場之間的相關積分。這產生了波導的場振幅相關函數。
展開 OptiSystem簡介
OptiSystem的應用范圍包括：
? 從組件到系統的光通信系統設計，包括高級調制格式和DSP
? CATV或者TDM/WDM網絡設計
? 基于FTTx的無源光網絡（PON）
? 自用空間光通信（FSO）
? 光載無線通信（ROF）微波系統
? SONET/SDH環設計
? 發射器，信道，放大器，接收器設計
? 不同接收模型下的誤碼率和系統懲罰計算
? 放大系統BER和系統鏈路預算的計算
? 溫度、應力、應變和振動傳感器設計
? Li-Fi應用
? 多模系統
? 光放大器和光纖激光器
? LIDAR系統設計
展開 光通信有哪些波段？
C96+L96：CE波段（96個通路）+L波段（96個通路），實現192波系統。其中L波段實際為L++波段，波長范圍為1575.16nm ~ 1626.43nm。C96+L96傳輸方案的傳輸容量較C波段增加了1倍多。
C120+L96：Cpp波段（120個通路）+L波段（96個通路），實現216波系統。其中L波段實際為L++波段，波長范圍為1575.16nm ~ 1626.43nm。C120+L96傳輸方案的傳輸容量較C波段增加了約2倍。
最后，一張圖展示一下這三個新秀波段。
總結
總之，科學家已經將光纖可用波長資源拓展到非常大的范圍。但是，這些波段資源可以真正應用到5G等通信系統中，還受到下面因素影響。
受光器件的限制，例如下列光器件對新擴展的波段范圍都不能直接支持，需要升級。
摻鉺光纖放大器（EDFA）
調制器等有源器件
波長選擇開關（WSS）無源器件
對于L波段，傳輸性能劣化，會增加運維復雜性，進而增加成本投入。
可喜的是運營商已經將充分利用現有光纖資源，擴展光纖可用波段資源，提升傳輸容量，作為未來光通信網絡發展的目標，當前也有部分運營商開始部署Cpp波段光網絡。
隨著技術的日新月異，未來我們一定可以看到采用C+L波段解決方案的光通信網絡。
文章來源：中興文檔
展開 
技術 | 光通信的最新技術趨勢
上周，我參加了“2021中國光通信高質量發展論壇”，有一些收獲與思考。特此撰文，與大家分享。
▉ 光通信的發展現狀
1966年，華裔科學家高錕博士發表了那篇劃時代的經典論文——《光頻率介質纖維表面波導》，奠定了光纖通信的理論基礎，也開啟了偉大的光通信時代。
高錕（1933-2018）
如今，光纖通信已經走過了半個多世紀的發展歷程。它徹底改變了人類通信技術的發展軌跡，也改變了我們每一個人的生活。
我們現在之所以能夠享受高速且低價的網絡連接服務，很大程度上要歸功于光纖通信的貢獻。
光纖（光導纖維）
如今，光纖通信已然成為整個通信網絡的支柱和底座。全網超過98%以上的信息，都是通過光纖通信傳遞的。
《光纖通信55年的發展》，毛謙，中國信科
在產業方面，光通信作為承載網（傳送網）和數據中心的關鍵技術，支撐了規模龐大的產業鏈。根據研究機構的數據，2020年全球光通信下游市場收入規模達到1.4萬億元。
中國企業在光通信產業鏈中，占據較高的比例：
（數據僅供參考）《光纖通信55年的發展》
，毛謙，中國信科
面向未來的光通信，還有很大的發展空間?，F網中的數據流量，正在按照每年30%~40%的速度增長。從整體來看，技術變革仍然跟不上業務流量的增長速度。
展開 一文讀懂：可見光通信的原理
來源 | EEPW雜志
作者 | Mike Sandyck, 安森美產品營銷經理
可見光通信（VLC）是一種技術，在某些應用中，它與更常用的射頻（RF）相比具有顯著的優勢。除了從一個點到另一個點的數據傳輸的明顯用途外，VLC因其能夠提供高度準確和安全的室內定位系統而引發了眾多關注。實施VLC系統會帶來涉及系統集成和電源管理的特定挑戰，特別是對那些不熟悉該技術的人來說。
本文將探討VLC的一些應用，包括VLC定位系統的原理，并討論最新的器件如何提供一條風險極小的設計路徑。
1
VLC概述
隨著LED的發展，它在可靠性、功耗和發光能效方面已超過了白熾燈，照明的重要性已顯著增加。
然而，利用光作為傳輸媒介的概念并不新鮮，可以追溯到1792年的法國，在那里，安裝在塔上的信號燈能在城市之間進行基于光的通信。
19世紀初，美國軍方開發了“太陽儀”，利用鏡子通過中斷光線或轉動鏡子來反射太陽光。
1880年，亞歷山大·格雷厄姆·貝爾（電話的發明者）創造了他的光電電話，通過一束可見光來傳輸語音信號。
現代VLC系統使用380～750nm光譜內的可見光430～790THz。通過對現有燈具的光進行調制，可建立通信，而沒有射頻技術的任何限制。
在現代世界，使用射頻的移動數據的急劇增加意味著非常擁擠的光譜，這可能導致干擾。VLC通常在室內使用，最大的潛在干擾源——像太陽這樣的高強度光源——并不是一個因素?？梢?em>光本來也是免授權的傳輸頻段，不需要申請許可證，也不受附近系統對同一頻段的競爭。
展開 VirtualLab Unity應用：光通信窄帶濾光片
該濾光片能夠實現高精度的信號分離，有效抑制雜散光干擾，從而顯著提升系統的信噪比與整體光學性能，適用于高要求的光通信場景。
摘要
光通信的3個波段新秀，還不知道嗎？
C96+L96：CE波段（96個通路）+L波段（96個通路），實現192波系統。其中L波段實際為L++波段，波長范圍為1575.16nm ~ 1626.43nm。C96+L96傳輸方案的傳輸容量較C波段增加了1倍多。
C120+L96：Cpp波段（120個通路）+L波段（96個通路），實現216波系統。其中L波段實際為L++波段，波長范圍為1575.16nm ~ 1626.43nm。C120+L96傳輸方案的傳輸容量較C波段增加了約2倍。
最后，一張圖展示一下這三個新秀波段。
總結
總之，科學家已經將光纖可用波長資源拓展到非常大的范圍。但是，這些波段資源可以真正應用到5G等通信系統中，還受到下面因素影響。
受光器件的限制，例如下列光器件對新擴展的波段范圍都不能直接支持，需要升級。
摻鉺光纖放大器（EDFA）
調制器等有源器件
波長選擇開關（WSS）無源器件
對于L波段，傳輸性能劣化，會增加運維復雜性，進而增加成本投入。
可喜的是運營商已經將充分利用現有光纖資源，擴展光纖可用波段資源，提升傳輸容量，作為未來光通信網絡發展的目標，當前也有部分運營商開始部署Cpp波段光網絡。
隨著技術的日新月異，未來我們一定可以看到采用C+L波段解決方案的光通信網絡。
文章來源：中興文檔
展開 