OptiSystem仿真实例 - 图文(7)

OptiSystem 仿真软件实例

图5.2 AWG信道1的谱图

而AWG的各信道透射谱可得到，如图5.3所示，从中我们可以了解到AWG波分复用器的性能。

图5.3 AWG透射谱

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6 光波系统（Lightwave Systems）设计

6.1 光波系统简介

OptiSystem给用户最重要的功能便是对光通讯系统的模拟，仿真和优化。它把各种分立的有源、无源的元器件有机的组合起来，组成了不同类型、不同用途的光纤通讯系统与网络。 对一个光纤通信系统的基本要求是：

（1） 传输距离

（2） 要求的传输带宽及码率

（3） 系统的保真性（误码率BER、信噪比及失真等） （4） 可靠性和经济性

用户可以使用OptiSystem方便的设计光通讯系统的各种方案和模型。以解决实际应用中的各种具体问题。

6.2 模型设计案例：40G单模光纤的单信道传输系统设计 6.2.1 设计目的

在40G高速光纤通信系统中，最重要，也是最主要的问题就是系统中产生的线性色散问题，所以我们希望通过OptiSystem模型的建立，对真实情况下色散的问题进行模拟和解决，以期在实际应用中选择并达到最佳通信质量和性能。 6.2.2 设计原理

典型情况下，单模光纤在1.55μm时的β2=-20ps2/km传输导致的色散系数D为16ps/(nm.km) 。当系统的码率B = 40Gb/s时，TB=25ps，相应色散长度LD约为2.8km。 在对40Gb/s码率单模光纤中的归零型（RZ）和非归零型（NRZ）的传输过程中需考虑到：群速度色散、Kerr非线性效应导致的自相位调制，线性损耗、ASE噪声的周期性放大。具体的计算分析可见下节。 6.2.3 模型设计布局图

图6.1和6.2是分别针对RZ和NRZ型调制的布局设计图：

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图6.1 RZ型调制的40Gb/s光波系统

图6.2 NRZ型调制的40Gb/s光波系统

一些全局参数为：

所以

Number of Samples = Sequence Length*Sample per Bit = 16384 Time Window = Sequence Length * Bit Slot = 3.2ns

Sample interval = Time Window/ Number of Samples = 0.195ps Sample rate = 1/ the sampling interval = 5.12THz

其中两个Layout中的Pseudo-random Bit Sequence generators的设定是相同的。 而对于RZ generator有以下属性： Rectangle Shape : Gaussian

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Duty Cycle = 0.5 Bit Rise Time = 0.15 Bit Fall Time = 0.25 Bit

使用外调制连续波长激光器（1550nm，线宽0.1MHz）作为光源。 对于单模光纤，可得到： 色散系数D：

?ps? D?17??nm?km??色散斜率：

?D?ps? ?0.08?2???nm?km??非线性系数：

??1.31??1? ??km?W?线性损耗：

α=0.2dB/km 光纤长度： LSMF= 50km

经过单模光纤的损耗后，使用一个EDFA补偿这个线性损耗。 对于色散补偿光纤，具有以下属性： 色散系数：

?ps? D??80??nm?km??色散斜率：

?D?ps? ?0.08?2????nm?km?非线性系数：

??5.24??1? ?km?W??线性损耗：

α=0.5dB/km 光纤长度： LDCF= 10km

经过DCF光纤的损耗后，使用一个EDFA补偿这个线性损耗。

Bessel光滤波器的波长为1550nm，带宽为4* Bit Rate

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低通Bessel电滤波器的截止频率为0.75* Bit Rate

这里使用OptiSystem提供的理想EDFA作为增益补偿器（也考虑到了ASE噪声），经过EDFA后，单模光纤的增益为10dB，噪声为6dB。（DCF中相应的数值为5dB和6dB）。

首先，我们对RZ型和NRZ型加以比较。

在500km中SMF（10Loops*50km）经每一次的增益补偿，最大Q影响因子和输入功率的曲线如图6.3所示；而误码率分析仪眼图则表征出最佳点的输入功率约为4mW

图6.3 RZ型的40Gb/s系统仿真结果

当传输距离大于500km时，最大Q影响因子会小于6，即这是会有较好Q性能的最大传输距离。

图6.4中为NRZ型的高色散光纤的40G系统，传输距离为250km（5loops*50km），根据BER分析仪的眼图，在输入功率约为1.25mW处，最大影响因子Q具有最佳值。

图6.4 NRZ型的40Gb/s系统模拟结果

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