基于OptiSystem的光纖通信系統(tǒng)的仿真與分析

雒明世 鄭圓圓

摘? 要：在光纖通信系統(tǒng)向著更大容量、更快速度的發(fā)展過程中，應(yīng)用OptiSystem軟件對光纖通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真，是在不浪費(fèi)光纖資源的情況下十分便利的一種手段。文章主要是分析元件及傳輸特性參數(shù)對光纖通信系統(tǒng)性能的影響，并運(yùn)用OptiSystem軟件對光纖通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真，將仿真結(jié)果與理論進(jìn)行對比，進(jìn)而研究系統(tǒng)性能。

關(guān)鍵詞：光纖通信系統(tǒng);OptiSystem仿真;眼圖分析

中圖分類號：TN929.11? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）34-0020-02

Abstract： In the process of the development of optical fiber communication systems towards greater capacity and faster speed， the use of OptiSystem software to simulate optical fiber communication system is a very convenient method without wasting optical fiber resources. This paper mainly analyzes the influence of components and transmission characteristic parameters on the performance of optical fiber communication system， and uses OptiSystem software to simulate the optical fiber communication system， compares the simulation results with the theory， and then studies the system performance.

Keywords： optical fiber communication system; OptiSystem simulation; eye diagrams analysis

光纖通信是現(xiàn)代通信網(wǎng)的核心技術(shù)之一，如今全世界的光纖通信行業(yè)都在高速發(fā)展。Optisystem軟件是一種幫助研究人員有效分析光通信系統(tǒng)的工具，它主要是利用搭建仿真模型代替實(shí)際中構(gòu)建系統(tǒng)模型以評估系統(tǒng)性能，搭建系統(tǒng)模型如圖1所示。

1 光源對系統(tǒng)性能影響的仿真分析

光纖通信系統(tǒng)中，光源作為光發(fā)射機(jī)的核心設(shè)備，作用是將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。在光源中，輸出光功率影響系統(tǒng)的傳輸距離，輸出光功率小，信號傳輸?shù)木嚯x短，而輸出光功率太大，會引起光纖非線性效應(yīng)[1]。

分析輸出光功率對系統(tǒng)的影響，仿真結(jié)果如圖2、圖3、圖4所示。

可以看出，增加輸出光功率，眼圖線跡變細(xì)，形狀變端正，失真變小，系統(tǒng)性能變好。即輸出光功率越大，系統(tǒng)性能越好，反之系統(tǒng)性能則越差。

2 光纖的損耗系數(shù)對通信系統(tǒng)性能的影響

損耗系數(shù)影響光纖損耗，即影響系統(tǒng)性能，先分析損耗系數(shù)如何影響系統(tǒng)性能，仿真結(jié)果如圖5、圖6、圖7所示。

依據(jù)眼圖的觀察方法，增加衰減系數(shù)，眼圖線跡變粗，信號失真變大，系統(tǒng)性能變差。因此，在傳輸距離、色散系數(shù)恒定的情況下，系統(tǒng)的性能受衰減系數(shù)影響，衰減系數(shù)越小，光纖通信的性能越好，反之系統(tǒng)性能則越差。

3 光纖的色散系數(shù)對通信系統(tǒng)性能的影響

分析色散系數(shù)對光纖通信系統(tǒng)的性能影響，仿真結(jié)果如圖8、圖9和圖10所示。

色散對光纖通信系統(tǒng)的危害很大，影響系統(tǒng)性能[2]。依據(jù)眼圖的觀察方法，對比圖8、圖9和圖10可以發(fā)現(xiàn)，增大色散系數(shù)，眼圖的線跡變粗，信號失真變大，系統(tǒng)性能變差，反之系統(tǒng)性能變好。

4 光電檢測器對系統(tǒng)性能影響的仿真分析

光電檢測器是接收系統(tǒng)的重要組成部分，對系統(tǒng)性能的優(yōu)劣有著至關(guān)重要的影響[3]。

仿真結(jié)果如圖11和圖12所示：

一般來說，APD適合用來接收靈敏度較高的長距離和高速率通信系統(tǒng);PIN適用于中、短距離和中、低系統(tǒng)速率系統(tǒng)[4]。依據(jù)眼圖的觀察方法，圖12的線跡更細(xì)，可以推出此系統(tǒng)中，使用PIN光電檢測器的系統(tǒng)性能更加優(yōu)越。

5 結(jié)束語

由以上的仿真結(jié)果可知，改變元件或者光纖傳輸參數(shù)如色散系數(shù)、損耗系數(shù)等，可以改變系統(tǒng)的性能。因此在實(shí)際應(yīng)用中需要提高系統(tǒng)性能時，可以借鑒這些結(jié)論，選擇適合的元件及參數(shù)，為建立性能良好的光纖通信系統(tǒng)設(shè)計提供參考思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧畹儀，李國瑞.光纖通信系統(tǒng)（修訂版）[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006.

[2]延鳳平，裴麗，寧提綱.光纖通信系統(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社，2006.

[3]王金梅.光纖通信系統(tǒng)仿真[J].光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù)，2001，1（2）：26-28.

[4]崔艷玲.新型光子晶體光纖的色散特性和帶隙特性研究[D].燕山大學(xué)，2010.