基于optisystem的EDFA仿真设计上 .pdfVIP

1引言1

1.1掺铒光纤放大器仿真的目的及意义1

1.2掺铒光纤放大器仿真的研究现状1

1.3optisystem软件简介2

1.4本文研究的主要内容2

2掺铒光纤放大器的理论研究2

2.1掺铒光纤放大器的工作原理2

2.2掺铒光纤放大器的性能分析6

2.3掺铒光纤放大器的应用10

3掺铒光纤放大器的仿真分析11

3.1掺铒光纤放大器的增益特性分析11

3.2掺铒光纤放大器的噪声特性分析16

3.3掺铒光纤放大器的多信道放大特性19

4掺铒光纤放大器在高速通信系统中的应用21

4.140G单模光纤传输系统21

4.28*10GWDM系统性能分析23

结论31

致谢32

参考文献33

1引言

随着光纤通信系统的发展，密集波分复用技术越来越广泛的应用到系统中，系

统的复杂性也在不断的增加，因而光纤通信系统的计算机辅助设计系统变得非常

重要。光纤通信系统是一门多学科专业交叉渗透的综合技术，它涉及到通信基础

理论（如数字通信技术），微波技术（如光纤信道的电磁场分析）以及电路设计

与微电子技术（如A2SIC专用集成电路）等，无论是系统的规划与设计还是新型

传输系统与体制的探索与研究，都要遇到冗长繁杂的计算。为了高效地完成日趋

复杂通信系统的仿真研究，在对光纤通信系统分析的基础上利用仿真软件建立了

高速大容量光纤系统的仿真模型，得到了高速光纤通信系统特性激光器的调制频

率偏置电流的关系以及光纤的损耗和色散的仿真结果，亦可利用仿真软件非常灵

活地设计满足需要的仿真系统。

1.1掺铒光纤放大器仿真的目的及意义

利用现代的计算机进行光纤通信系统的仿真，可以直接搭建激光器、光纤及

测试仪器的模型，并在此基础上进行器件、系统的性能分析和测试，避免了直接

的昂贵的器件和设备投资。同时系统的仿真对器件选型、系统结构优化及整体系

统的可形性研究都具有重大意义。此外,为了验证其性能是否合乎要求，还需反

复进行实验研究与测试。如果每次都直接用真实系统进行实验，不仅耗资昂贵，

费工费时，有时甚至难于找到问题症结所在，因此，解决上述问题的有效方法是

采用计算机仿真技术，即通过建立部件乃至系统的模型，并用模型在计算机上做

实验，利用计算机的高速运算处理能力，完成对光纤通信设备与系统的分析、设

计以及性能优化与评估测试。显然，建立光纤通信系统的计算机仿真平台，既能

提高设计的一次成功率，又能大大缩短研发周期。随着通信技术的发展，通信网

络的数量和复杂度的迅速增长，在通信系统设计中运用计算机仿真技术已成为新

系统设计时缩短设计周期、提高设计可靠性和已有系统性能改进的不可缺少的工

具。新产品研制周期和节省投资费用，还能极大地促进光纤通信的基础理论研究，

并为相关工程技术人员的技术培训提供理想实验手段。

1.2掺铒光纤放大器仿真的研究现状

仿真分为电路级仿真和系统级仿真。电路级仿真就是由电阻、电容、电感等组

成等效的电路模型来模拟器件的外特性。系统级仿真是用传输函数或数学公式来

模拟器件的外特性的模拟。国外已有一些光纤通信系统仿真软件，用于电路分析

时，其侧重点不同，例如Boss是一种界面友好的光链路仿真软件，它包括光纤器

件模型，但只适用于单一波长系统。SCOPE是一种把系统的光电器件和光器件用两

端口网络模型来模拟的非线性微波仿真软件，其主要用途是对在微波频率的光通

信系统进行仿真。DEXSOLUS(SimulationofLightUsingSpice)是基于Spice电路仿真

软件的专用于光通信领域的信号分析软件，它采用等效电路模型来模拟光电器件，

这些模型的光功率在仿真中用电压来表征。还有其它电路级的仿真软件如iSMILE

和MISIM等。IBM的OLAP(OpticalLinkAnalysisProgram)是一个把SYSTID和

低级的光器件仿真软件综合起来应用的软件。还有一些新的仿真软件如iFROST等，

用户可调用其他仿真软件来提供混合级的仿真环境。

1.3optisystem软件简介

Optisystem允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析，从远

距离通讯到MANS和LANS都适用。它的广泛应用包括：物理层的器件级到系统级

的光通讯系统设计、CATV或者TDM0WDM网络设计、SONET0SDH的环