OptiSystem应用：光放大器EDFA的仿真

若宸2017 · 发表于 2023-3-6 07:45:14

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）

OptiSystem应用：光放大器EDFA的仿真-1.jpg

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

OptiSystem应用：光放大器EDFA的仿真-3.jpg

（a）

（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。

OptiSystem应用：光放大器EDFA的仿真-7.jpg

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

OptiSystem应用：光放大器EDFA的仿真-9.jpg

（a）（b）

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

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