发布时间 : 星期一 文章OptiSystem仿真模型案例 - 图文更新完毕开始阅读
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
当传输距离大于250km时，最大影响因子Q会小于6，即这是会有较好Q性能的最大传输距离。
从以上两套系统的影响因子曲线的比较可以看出，我们可以清楚的看到RZ型有较大输入功率。表明RZ调制的Duty Cycle = 0.5要优于传统的NRZ调制格式。
其次，我们会对40Gb/s单模光纤传输系统RZ调制中的累积放大噪声和自相位调制的影响做一定分析。有以下两种情况：
? 自相位调制假设为0 ? 不考虑噪声因素
图6.5为具体的分析结果：
图6.5 40Gb/s系统，传输距离为500kg时的Max Q VS Input Power曲线
由上图可见，在低输入功率系统中，影响系统性能的主要因素为累积噪声放大效应；而在高输入功率阶段，传输距离则由于自相位调制而大幅度减小。
从以上分析可得到在不同输入功率时，系统性能，例如传输距离的大小有不同权重的因素所导致，这为我们在具体应用中提供了良好的分析方向和优化工具。
7 色散补偿（Dispersion Compensation）设计
7.1 色散简介
光信号在光纤传输中不但幅度会因损耗而减小，波形亦会发生愈来愈大的失真，脉冲展宽，从而限制了光纤的最高信息传输速率。这种失真是由于信号中的各种分量在光纤中的群速度不同（因而时延不同）引起的。这些分量包括发送信号调制和光源谱宽中的频率分量及光纤中的不同模式分量。时延失真是由于光纤色散而产生的，光纤色散包括以下四种： （1） 模间色散：多模光纤中由于各个导模之间群速度不同造成模间色散。在发送端多个 导模同时激励时，各个导模具有不同的群速，到达接收端的时刻不同。 （2） 波导色散：某个导模在不同波长（光源有一定的谱宽）下的群速度不同引起的色散，它与光纤结构的波导效应有关，因此又称结构色散。 （3） 材料色散：这是由于光纤材料的折射率随光频率呈非线性变化，而光源有一定谱宽，于是不同的波长引起不同的群速度。 （4） 偏振模色散：普通单模光纤实际上传输两个相互正交的模式，若光纤中结构完全轴对称，则这两个正交偏振模有完全相同的群时延，不产生色散。实际单模光纤存在少量的不对称性，造成两个偏振模的群时延不同，导致所谓的偏振模色散。
在这四项色散中，波导色散和材料色散正比于光源的谱宽，故总称波长色散，它们的相对大小，与光源本身谱宽及调制边带宽度有关。对单模光纤，没有模间色散，波导色散与材料色散是主要的，它们的相对大小又与工作波长有关。对于多模光纤，模间色散与材料色散是主要的，波导色散可略去不计。
7.2 色散分析模型设计实例：使用理想色散补偿元件的色散补偿分析
7.2.1 原理简介
光载波以相速vp = ω/β传播，其中β=2πn/λ为传播常数，ω为光载波频率。波包则以群速度vg传播，其公式为
vg ?d? (7.1) d?光脉冲沿光纤单位长度长传播的延时称为群时延τ，它可表示为
11d??2d??(?)???? (7.2)
vgcdk02?cd?其中c为光速，k0 = 2π / λ。可见，群时延与波长有关。某一特定模式内的每个光谱成
分在通过一定距离时所需的时间不同而产生时延差。
在本设计案例中，我们会了解到色散补偿功能是如何影响到整个系统的性能的。由于色散效应而导致的脉冲展宽，致使毗邻的信号间重叠干扰。脉冲的展宽是距离和色散系数D的函数。色散系数D的单位是ps/nm/km，也是波长的函数。一般标准单模光纤在1.55μm波长范围内，D的大小通常为17ps/nm/km。
7.2.2 色散补偿模型设计布局图 如图7.1所示，我们利用OptiSystem设计这样的布局对其色散补偿进行仿真和分析。对初始时的脉冲波形，以及经过10km非线性色散光纤或的脉冲波形，以及最后经过FBG色散补偿器后的脉冲波形进行检测和分析，从而设计和改善系统中的色散补偿性能。
图7.1 理想色散补偿元件的色散补偿布局图
而该布局中的关键元件：FBG色散补偿器的属性设定可参见下图7.2：
图7.2 FBG色散补偿器的属性设定图
各元件的参数设定好后，可以运行模拟，然后我们可得到以下一系列结果。 在40Gb/s码率和0.5 Time Bit Slot的系统中，由Optical Gaussian Pulse Generator产生的初始脉冲宽度约为35ps。（见图7.3）
产生的光信号入纤传输，经过了10km的单模光纤后其脉冲宽度由于色散展宽约为160ps。（见图7.4）其脉宽将近增宽了4倍于初始的宽度。为了对这个色散导致的脉冲失真进行复原和补偿，这里使用了一个FBG色散补偿元件来对脉冲波形进行复原。其中色散补偿值可以调节，这里设为-160ps/nm。经过模拟后，我们可在Optical Time Domain Visualizer中观察经补偿元件后的脉冲波形（图7.5）可以看到经过补偿后的脉冲宽度复原到初始状态。