./OptiSystem實(shí)驗(yàn)一、OptiSystem簡介OptiSystem是一款創(chuàng)新的光通訊系統(tǒng)模擬軟件包,它集設(shè)計(jì)、測試和優(yōu)化各種類型寬帶光網(wǎng)絡(luò)物理層的虛擬光連接等功能于一身,從長距離通訊系統(tǒng)到LANS和MANS都適用。OptiSystem有一個(gè)基于實(shí)際光纖通訊系統(tǒng)模型的系統(tǒng)級模擬器,并具有強(qiáng)大的模擬環(huán)境和真實(shí)的器件和系統(tǒng)的分級定義。它的性能可以通過附加的用戶器件庫和完整的界面進(jìn)行擴(kuò)展,從而成為一系列廣泛使用的工具。全面的圖形用戶界面提供光子器件設(shè)計(jì)、器件模型和演示。豐富的有源和無源器件庫,包括實(shí)際的、波長相關(guān)的參數(shù)。參數(shù)掃描和優(yōu)化允許用戶研究特定的器件技術(shù)參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。OptiSystem滿足了急速發(fā)展的光子市場對于一個(gè)強(qiáng)有力而易于使用的光系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具的需求,深受系統(tǒng)設(shè)計(jì)者、光通信工程師、研究人員的青睞。OptiSystem軟件允許對物理層任何類型的虛擬光連接和寬帶光網(wǎng)絡(luò)的分析,從遠(yuǎn)距離通訊到MANS和LANS都適用。它可廣泛應(yīng)用下列場合：1．物理層的器件級到系統(tǒng)級的光通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2．CATV或者TDM?WDM網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)；3．SONET?SDH的環(huán)形設(shè)計(jì)；4．傳輸裝置、信道、放大器和接收器的設(shè)計(jì)；5．色散圖設(shè)計(jì)；6．不同接受模式下誤碼率〔BER和系統(tǒng)代價(jià)〔Penalty的評估；7．放大系統(tǒng)的BER和連接預(yù)算計(jì)算。實(shí)驗(yàn)1OptiSystem快速入門：以"激光外調(diào)制"為例一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握軟件的簡單操作2、了解軟件的元件庫3、掌握建立新的project〔新的工作界面4、掌握搭建系統(tǒng)：將元件從元件庫中拖入project、連線、搭建系統(tǒng)5、掌握設(shè)置參數(shù)6、掌握軟件的運(yùn)行、觀察結(jié)果、導(dǎo)出數(shù)據(jù)二、實(shí)驗(yàn)過程建立一個(gè)新文件。〔File>New將光學(xué)器件從數(shù)據(jù)庫里拖入主窗口進(jìn)行布局.光標(biāo)移至有鎖鏈圖標(biāo)出現(xiàn)時(shí),進(jìn)行連線?！踩鐖D1所示4．設(shè)置連續(xù)波激光器參數(shù)。〔1點(diǎn)擊frequency>mode,出現(xiàn)下拉菜單,選中script?！?在value中輸入數(shù)據(jù)并作評估?！?點(diǎn)擊單位,選擇"THZ",點(diǎn)擊OK回主窗口?！踩鐖D2所示圖1圖25．設(shè)置頻譜分析儀屬性選中圖表點(diǎn)擊右鍵〔如圖3,選中"componentproperties",出現(xiàn)頻譜分析儀的屬性框〔圖4。保存設(shè)置點(diǎn)擊OK返回主窗口。圖3圖46.運(yùn)算在File中選中Calculate進(jìn)行運(yùn)算。運(yùn)算界面如下。圖5運(yùn)算后分別從示波器,頻譜分析儀,光學(xué)時(shí)域觀察儀器里觀察?！踩鐖D5、6圖6實(shí)驗(yàn)2比較NRZ碼與RZ碼的帶寬一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、比較相同數(shù)據(jù)速率的NRZ碼與RZ碼的頻譜圖2、比較相同數(shù)據(jù)速率的NRZ碼與RZ碼的帶寬二、實(shí)驗(yàn)過程1、分別搭建發(fā)送NRZ碼、RZ碼電脈沖信號的系統(tǒng)〔如圖：比特序列發(fā)生器、碼型脈沖發(fā)生器、示波器、RF射頻頻譜儀2、碼序列為偽隨機(jī)碼,設(shè)置數(shù)據(jù)速率為10Gbps,觀察結(jié)果3、碼序列為偽隨機(jī)碼,設(shè)置數(shù)據(jù)速率為40Gbps,觀察結(jié)果4、將兩種情形同時(shí)搭建在一起比較三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果10GbpsNRZ碼頻譜圖RZ碼測試系統(tǒng)10GbpsRZ碼頻譜圖圖將兩種情形同時(shí)比較的系統(tǒng)搭建碼序列為偽隨機(jī)碼,設(shè)置數(shù)據(jù)速率為10Gbps碼序列為偽隨機(jī)碼,設(shè)置數(shù)據(jù)速率為40Gbps實(shí)驗(yàn)3比較數(shù)據(jù)速率不同的光脈沖的光譜一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、比較數(shù)據(jù)速率不同的光脈沖信號的光譜2、了解調(diào)制速率對光譜寬度的影響二、實(shí)驗(yàn)過程1、搭建發(fā)送Sech光脈沖的系統(tǒng)〔如圖：比特序列發(fā)生器、光脈沖碼型發(fā)生器、光示波器、光譜儀。選擇光載波頻率193.1THz。2、自定義光脈沖數(shù)據(jù)速率為10Gbps,觀察結(jié)果3、自定義光脈沖數(shù)據(jù)速率為40Gbps,觀察結(jié)果4、數(shù)據(jù)速率如果更低,結(jié)果會(huì)變化？三、實(shí)驗(yàn)總結(jié)測試系統(tǒng)10Gbps光脈沖的光譜40Gbps光脈沖的光譜自定義光脈沖數(shù)據(jù)速率為10Gbps自定義光脈沖數(shù)據(jù)速率為40Gbps實(shí)驗(yàn)4光源外調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握光源外調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)的搭建與仿真二、實(shí)驗(yàn)過程1、如圖所示2、光源選擇連續(xù)光源,載波波長選擇1550nm；調(diào)制器選擇馬赫-曾德爾調(diào)制器；信號選偽隨機(jī)碼3、數(shù)據(jù)速率10Gbps或者40Gbps,碼型NRZ或者RZ碼3、觀察經(jīng)過調(diào)制后的光譜與光源光譜的差別；觀察傳輸后的結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)總結(jié)系統(tǒng)搭建經(jīng)過調(diào)制后的光譜與光源光譜的差別實(shí)驗(yàn)5光纖傳輸系統(tǒng)性能測試：誤碼測試及眼圖觀察一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握傳輸系統(tǒng)性能測試的方法2、掌握誤碼分析儀、眼圖分析手段二、實(shí)驗(yàn)過程1、采用實(shí)驗(yàn)4的系統(tǒng),增加碼分析儀、眼圖分析儀2、數(shù)據(jù)設(shè)置如實(shí)驗(yàn)4,觀察的結(jié)果3、改變數(shù)據(jù)速率、改變傳輸距離,觀察結(jié)果三、實(shí)驗(yàn)總結(jié)誤碼分析結(jié)果和眼圖分析結(jié)果〔傳輸10km實(shí)驗(yàn)6脈沖在光纖中的傳輸一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、研究光脈沖在光纖中的傳輸規(guī)律二、實(shí)驗(yàn)要求1、傳輸光纖為G.652光纖；工作波長選擇1550nm；2、研究非啁啾高斯脈沖在G.652光纖中的傳輸規(guī)律；研究啁啾參量對脈沖傳輸?shù)挠绊懀?、將高斯脈沖改為sech脈沖〔雙曲正割脈沖,其他參量不變,與高斯脈沖比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果三、實(shí)驗(yàn)過程系統(tǒng)搭建*系統(tǒng)搭建簡便方法：直接從OptiSystem安裝文件目錄中調(diào)取直接從OptiSystem安裝文件目錄/OptiwaveSoftware/Optisystem/samples/Opticalfibers/CombinedeffectsofGVDandSPMGaussianpulsepropagation/Gaussian_pulse_SPM_and_GVD用戶自定義比特序列發(fā)生器〔UserDefinedBitSequenceGenerator參數(shù)設(shè)置：全局變量參數(shù)設(shè)置：雙擊Layout中所搭建的系統(tǒng)空白的地方,將彈出變量參數(shù)設(shè)置圖,將Bitrate設(shè)置為40Gbps,即40000000000Bits/s,其他參數(shù)如下圖所示。光纖色散設(shè)置為16.75ps/nm/km,長度自己定義。雙擊高斯脈沖發(fā)生器,設(shè)置工作波長設(shè)置為1550nm,并可進(jìn)行啁啾參量設(shè)置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸入脈沖波形和輸出脈沖波形改變參量,比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果,總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律實(shí)驗(yàn)7利用色散補(bǔ)償光纖進(jìn)行色散補(bǔ)償一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證利用色散補(bǔ)償光纖進(jìn)行色散補(bǔ)償?shù)脑矶?、?shí)驗(yàn)要求1、傳輸光纖為G.652光纖；工作波長選擇1550nm；色散值為D1=16.75ps/nm/km；光纖長度自定義L12、根據(jù)傳輸光纖的長度,自定義設(shè)置色散補(bǔ)償光纖的色散值D2與長度L2,觀察色散補(bǔ)償效果；驗(yàn)證獲得最佳色散補(bǔ)償效果時(shí),應(yīng)滿足D1L1+D2L2=0。3、如果實(shí)現(xiàn)完全色散補(bǔ)償?shù)臈l件不滿足,將出現(xiàn)過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償現(xiàn)象。即如果色散補(bǔ)償光纖長度過長、色散過大,將出現(xiàn)過補(bǔ)償現(xiàn)象；否則將出現(xiàn)欠補(bǔ)償現(xiàn)象；請進(jìn)行驗(yàn)證。三、實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)結(jié)果：分別為初始脈沖,經(jīng)過傳輸光纖后脈沖展寬的情形經(jīng)過色散補(bǔ)償光纖后的獲得色散補(bǔ)償?shù)拿}沖實(shí)驗(yàn)8光纖中的自相位調(diào)制效應(yīng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證高功率、窄脈沖在光纖中傳輸?shù)淖韵辔徽{(diào)制效應(yīng)二、實(shí)驗(yàn)要求1、改變?nèi)肷涔饷}沖的峰值功率、入射光脈沖的寬度、光纖長度、光纖色散等參量,觀察光纖中的自相位調(diào)制效應(yīng)的規(guī)律三、實(shí)驗(yàn)過程*系統(tǒng)搭建直接從OptiSystem安裝文件目錄中調(diào)取：直接從OptiSystem安裝文件目錄/OptiwaveSoftware/Optisystem/samples/Opticalfibers/SPMinducedspectralbroadening/SPM_unchirped_Gaussian_pulse結(jié)果示例：光纖輸入端初始脈沖的光譜,和通過光纖傳輸后,輸出脈沖的光譜實(shí)驗(yàn)9光纖中的拉曼放大效應(yīng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證光纖中的拉曼放大效應(yīng)二、實(shí)驗(yàn)要求1、改變泵浦光的功率、改變信號光的波長、信號光的入射功率,觀察拉曼放大的規(guī)律三、實(shí)驗(yàn)過程*系統(tǒng)搭建直接從OptiSystem安裝文件目錄中調(diào)取：直接從OptiSystem安裝文件目錄/OptiwaveSoftware/Optisystem/samples/Opticalfibers/ScalarRamanamplification/ScalarRamanamplification結(jié)果示例：輸入光纖的泵浦光和信號光,和光纖輸出端實(shí)驗(yàn)10光纖中的光孤子傳輸一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證光纖中的形成光孤子的原理光纖中光孤子形成的條件是,入射光脈沖為sech波形,光脈沖峰值功率足夠高,工作波長為光纖的反常色散區(qū)。當(dāng)自相位調(diào)制效應(yīng)與光纖的色散效應(yīng)相平衡,將使得光脈沖傳輸過程中保持波形不變,盡管光纖有色散,光脈沖卻不會(huì)發(fā)生展寬,這就是基態(tài)光孤子。二、實(shí)驗(yàn)要求1、觀察形成光孤子時(shí),了解光脈沖的參數(shù),光纖的參數(shù)；改變光纖長度觀察脈沖波形；2、了解什么是基態(tài)光孤子、什么是高階光孤子；觀察基態(tài)光孤子與高階光孤子的傳輸有什么異同三、實(shí)驗(yàn)過程*系統(tǒng)搭建直接從OptiSystem安裝文件目錄中調(diào)?。褐苯訌腛ptiSystem安