OptiSystem應(yīng)用：平均光孤子系統(tǒng)
超高速、超長(zhǎng)中繼距離傳輸一直是光纖通信所追求的目標(biāo)。而光纖損耗、色散和非線性效應(yīng)是其發(fā)展的主要限制因素。光纖的色散使光信號(hào)的脈沖展寬，而光纖中還有一種非線性的特性，光纖的非線性特性在光的強(qiáng)度變化時(shí)使頻率發(fā)生變化，從而使傳播速度變化，這種特性會(huì)使光信號(hào)的脈沖產(chǎn)生壓縮效應(yīng)。 $P_x v
非線性作用會(huì)部分抵消色散所帶來(lái)的脈沖展寬，當(dāng)兩種效應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，光脈沖在傳播過(guò)程中脈沖寬度不再發(fā)生變化，光脈沖就會(huì)像一個(gè)一個(gè)孤立的粒子那樣變成了理想的光脈沖，這種脈寬不再隨傳播過(guò)程變化的理想脈沖，稱為光孤子。 ,Z4^'1{D
r4S=I
1.仿真任務(wù) rBD2Si=
本課程演示了在由SMF（單模光纖）組成的500km光鏈路上以10Gb/s傳輸?shù)钠骄夤伦酉到y(tǒng)。 KE#$+,?
光孤子通信系統(tǒng)脈沖器進(jìn)行編碼調(diào)制，通過(guò)光功率放大器(如EDFA)對(duì)傳輸過(guò)程中信號(hào)能力衰耗進(jìn)行補(bǔ)償、并在光纖中進(jìn)行傳輸，光纖中的非線性效應(yīng)抵消色散的脈沖展寬，使光孤子信號(hào)在長(zhǎng)距離光纖穩(wěn)定傳輸。 :5<#X 8>d
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2.仿真步驟 tzmETRwG
圖1所示為光路圖。 2@ 5A&b
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[attachment=123304] 圖1.光路布局 ytob/tc
圖2是用于實(shí)現(xiàn)10 Gb/s傳輸?shù)娜謪?shù)。 W%H] Uyt
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[attachment=123305] 圖2.全局參數(shù)設(shè)置 \@:j
圖3為脈沖參數(shù)。 @ oA0{&G{
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[attachment=123306] 圖3 脈沖參數(shù)設(shè)置 $&Ac5Zo%}
我們?cè)O(shè)定： ^Bn1;
比特速率 B= 10 Gb/s → TB = 100 ps. y*
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序列長(zhǎng)度 16 bits fYs?D+U;PF
脈沖波長(zhǎng) λ= 1300 nm _4Ii5CNNU
TFWHM = 20 ps —> To = 0.567 TFWHM =11.34 ps e+x*psQ
輸入峰值功率 21.7 mW YVJ+'
A=|
z2ds 8-z
圖4和圖5顯示了非線性色散光纖的參數(shù)。 ifd}]UMQ
[attachment=123307] 圖4.非線性色散光纖的Main參數(shù) KDX$.$#
[attachment=123308] 圖5.非線性色散光纖的Dispersion參數(shù) >0 7shNX
我們將設(shè)定長(zhǎng)度為50 km、損耗為0.4 dB/km的SMF。 CBIT`k.+
+L n M\n
[attachment=123309] 注：不考慮群延遲和三階色散的影響。 ;i}i5yv2
在每條光纖之后，信號(hào)用EDFA進(jìn)行放大。因此，LA=50 km。滿足條件LA＜LD（見(jiàn)圖6）。 )L|C'dJ<k`
h 9U+ %=^O
[attachment=123310] 圖6.非線性色散光纖的Nonlinearities參數(shù) E"ZEo9y@^
對(duì)于Kerr非線性系數(shù)γ=n2ω0/cAeff，非線性折射率n2=2.6×10-20[m2/W]. {DSyV:
[attachment=123311] a&8l[xe1
50 km SMF的線性損耗為20 dB，損耗用增益為20dB的理想EDFA進(jìn)行周期性補(bǔ)償。 c J2y)`
該SMF的光孤子峰值功率為5.8mW。平均光孤子的輸入功率為27.1mW。為了證明平均光孤子輸入功率的重要性，我們將考慮具有兩個(gè)不同輸入功率的500km SMF中的光孤子傳播： i5Eeg`NMl
——5.8 mW——光孤子峰值功率（功率不足） h^`{ . TlN
——27.1mW——考慮周期性放大的光孤子峰值功率（平均光孤子） (%Ng'~J\|
對(duì)循環(huán)數(shù)量0、4、7和10進(jìn)行掃描，用這些循環(huán)來(lái)表示SMF中的傳播距離0、200、350和500km。 e7h\(`J0lj
Z%KL[R}^w;
3.仿真結(jié)果 C1n? ?Y[
圖7顯示了脈沖的初始模式，以及在SMF中傳輸200、350和500km后的相同脈沖模式。每50km用EDFA進(jìn)行周期性放大，27.1mW的光孤子峰值功率。 1x 8(I&i
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[attachment=123312] 圖7.平均光孤子脈沖 3V"dG1?
可以清楚地看到脈沖模式的良好保存。脈沖、光纖和放大參數(shù)對(duì)于平均光孤子是有效的。 N:twq&[Y
圖8顯示了脈沖的初始模式，以及在SMF中傳輸200、350和500km后的相同脈沖模式，以及每50km用EDFA進(jìn)行周期性放大，峰值功率為5.8 mW。 M&eQ=vew.
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[attachment=123313] 圖8.功率不足的脈沖模式 "Jf4N
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