文档介绍：光通信技术实验报告
实验一光通讯系统WDM系统设计
实验目的
熟悉Optisystem实验环境,练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统。
使用OptiSystem模拟仿真WDM系统的各项性能参数,并进行分析。
实验原理
光波分复用系统简介
光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号,在发射端经复用器汇合,并将其耦合到同一根光纤中进行传输,在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离,然后由光接收机做进一步的处理,使原信号复原,这种复用技术不仅适用于单模或多模光纤通信系统,同时也适用于单向或双向传输。
,由此可见,它可以适用于所有低衰减、低色散窗口,这样可以充分利用现有的光纤通信线路,提高通信能力,满足急剧增长的业务需求。
WDM光通信结构组成
滤波器:在WDM系统中进行信道选择,只让特定波长的光通过,并组织其他光波长通过。可调谐光滤波器能从众多的波长中选出某个波长让其通过。在WDM系统的光接收机中,为了选择所需的波长,一般都需依赖于其前端的可调谐滤波器。要求其有宽的谱宽以传输需要的全部信号谱成分,且带宽要窄以减小信道间隔。
复用器/解复用器(MUX/DEMUX):将多个光波长信号耦合到一路信道中,或使混合的信号分离成单个波长供光接收机处理。一般,复用/解复用器都可以进行互易,其结构基本是相同的。实际上即是一种波长路由器,使某个波长从指定的输入端口到一个指定的输出端口。
实验软件介绍
OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包,它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身,从长距离通讯系统到LANS和MANS都使用。一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器,OptiSystem具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展,而成为一系列广泛使用的工具。
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TDM∕WDM网络设计;∕SDH的环形设计;传输器、信道、放大器和接收器的设计;色散图设计;不同接受模式下误码率(BER)和系统代价(penalty)的评估;放大的系统BER和连接预算计算。
Optisystem环境是一种为利用元件库组建光纤通信系统,利用优化功能仿真计算系统的各项性能参数,通过数据分析和图形显示来获得最佳的光纤通信系统。Optisystem通过3部分来实现光纤通信系统仿真,即:器件库、光学方案图编辑器、图形演示。
1、器件库
(1) 发射器
发射器件库包括了所有与光信号产生和编码相关的器件,例如半导体激光器、调制器、编码器和比特序列发生器等。半导体激光器由于它在发射器中的重要角色而成为了最重要的发射器部件。使用OptiSystem,用户可以输入测量过的数据来评估速率方程所需的那些参数。当使用外调制的CW激光器时,对于啁啾和衰减来说,MQW马赫-曾德尔调制器和电吸收调制器的模型是基于测量的,并且能使用户优化偏置和调制电压,从而得到接收器灵敏度的最小退化。对于随即数字发生器,编码器和比特序列产生器允许用户在不同的调制模式和算法之间进行选择
(2) 光纤
光纤是主要的传输通道。对于任意的WDM信号,OptiSystem采用一种非线性色散传播的单模光纤模型,用以说明信号的振幅和相位受影响的现象和效果。在很大的条件范围内,这个模型都可以真实的预测波形的失真、眼图的退化和信号的其它要素。
(3) 接收器
用户可以依据光探测器输入端的混合信号来选择不同的模型。如果噪声用概率密度函数(PSD)来描述,PIN或者APD将采用基于高斯近似的准分析模型来计算噪声的作用。如果噪声是与信号混合在一起,那么使用适当的PFD来描述光电子统计时,这个模型可以增加数字化噪声。电滤波器件的内部库包括实际的、频率相关的参数。在这个库中,用户可以考虑不同滤波器形式来设计接收器。
(4) 网络器件
复用器∕解复用器,上路∕下路,阵列波导光栅,静态和动态开关,循环∕环形元件,交叉连接,·波长转换。
(5) 无源器件
· 滤波器,调制器,耦合器,分波器,合波器,环形器,隔离器,偏振器件,光纤光栅。
(6) 光放大器
EDFA和拉曼放大器已经成为光纤网络所需的器件,从WDM网络转发器到CATV接线放大器,都有着广泛的应用。OptiSystem能使用户选择不同的模型,例如自定义增益和噪声系数的理想放大器,或者是基于测量或者速率方程静态或者动态的解的黑匣子模型。通过利用半导体激光器的多功能特性,可以完成放大和