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。

此处展示的案例可在Optisystem安装文件夹samplesOptical amplifiers中找到。

该教程将会介绍光放大器库这一部分。

光放大器

全局参数

使用Optisystem的第一步是设置全局参数。

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。

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。

这些参数是Iterations和Initial delay,可以在全局参数窗口中获得(图1)

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图1 全局参数:Signals 标签

本次教程中,除了一些全局参数,我们会使用默认参数。

 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)。

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图2 全局参数:Simulation参数标签

系统设置

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(a)

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(b)

图3 EDFA布局

Signals标签

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。

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。

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。

要解决第一个问题,你只需增加迭代次数

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)。

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图4 全局参数-增加迭代数和启用Initial Delay

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图5 在布局中加入Optical Delay

运行模拟

我们可以运行图3所示的系统然后分析结果:

 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

 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。

查看结果

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

图6显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。

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图6 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果

运行模拟

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:

 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

 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。

查看结果

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

图7显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。

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图7 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果

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。

观察增益与波长关系

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(a) (b)

图8 图像(a) Gain x Wavelength 和(b) NF x Wavelength

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