Оптическое волокно (Fiber)

Эта модель вычисляет реакцию сигнала на волокно. При этом принимается во внимание затухание, дисперсия и нелинейность волокна. При использовании одноканального способа мультиплексирования волоконной модели, также принимается во внимание четырехволновое смешивание. При многоканальном способе четырехволновое смешивание не моделируется между отдельными каналами.

Распространение различных WDM-канальных сигналов моделируется следующим уравненем:

 

(2.1)

 

Здесь A_i - модуль комплексной амплитуды сигнала i-го канала, n_gi - групповая скорость, b_2i - коэффициент дисперсии второго порядка, b_3i - коэффициент дисперсии третьего порядка, a_i - коэффициент поглощения, g_Rji - коэффициент усиления Рамана в i-м канале, вызванного j-м каналом, g_i - параметр нелинейности волокна (g_i=2pn₂/l_iA_eff), где n₂ - коэффициент нелинейности, а A_eff - эффективное поперечное сечение волокна.

Коэффициенты усиления Рамана g_Rji интерполируются из экспериментальной кривой усиления Рамана кремниевого волокна. Состояния поляризации рассматриваются в равной степени распределенными среди параллельных и перпендикулярных состояний. Коэффициент усиления Рамана отрицательный, если i-й канал имеет более короткую длину волны, чем j-й канал.

Выражение для g_Rji имеет вид:

 

, (2.2)

 

где g_Rn(l_j,l_i) - интерполируемое усиление Рамана, l₀ = 1.0 мкм - длина волны для нормирования кривой усиления Рамана, поскольку расчетные коэффициенты усиления имеют единицу м^-1Вт^-1, g_Rmax=0.98×10^-13 м/Вт - пиковое усиление Рамана.

Параметры волокна, определяемые пользователем.

Расстояние Длина волокна = 110*10³ м;

Диаметр  Диаметр сердцевины = 8 *10^-6 м;

Потери Затухание на единицу длины = 0.25 дБ/км;

Beta2 дисперсия групповой скорости = -0.25*10^-27 с^2/м;

Beta3 дисперсия групповой скорости = 0.1*10^-39 с^2/м;

N1 групповой коэффициент = 1.4682

N2 Коэффициент нелинейности = 3.0*10^-20 м^2/Вт.

EDFA усилитель

Это модель блока оптического усилителя, в частности волоконного усилителя с добавками эрбия.

В этой модели EDFA усилителя усиление не зависит от длины волны. Причиной этого частично является зависимость коэффициента усиления от уровня насыщения усилителя, что усложняет моделирование. Коэффициент усиления является значительным фактором при моделировании многоволновых систем со спектральным разделением (WDM). В эту модель включено насыщение усиления при высоких входных мощностях и указанном усилении мощности:

 

, (2.3)

 

где G₀ - малое усиление мощности сигнала, P_sat - выходная мощность насыщения, P_ave - общая средняя мощность в волокне.

Усиление G получают как сигнал так и предварительно сгенерированный самопроизвольный шум.

Параметры оптического усилителя EDFA, определяемые пользователем.

Усиление Оптический усилитель (усиление по амплитуде сигнала) = 26дБ;

Psat  Оптическая мощность насыщения усилителя = 18 дБм;

BW Оптический усилитель ASE шумовая ширина диапазона =30*10^-9м.

Оптический демультиплексор (DEMUX)

Параметры DEMUX, задаваемые пользователем:

FilterType  Тип фильтра на входе: поддерживающий отдельные типы фильтра - trapezoidal;

FilterSpecMod: Находятся ли спецификации фильтра в частоте или единицах длины волны - частота

FirstFilterCenter центральная частота (длина волны) фильтра =F1 Гц (м);

FilterSpacing Зазор между фильтром = DF Гц или м;

FilterBW 3дБ ширина диапазона фильтра в длине волны = BW Гц или м;

FilterBW0dB Установить на 0дБ ширину диапазона для трапеци

идального типа фильтра = 0.8*BW Гц или м;

FilterFSR  Освободить спектральный диапазон от оптического фильтра Фабри-Перо =100*10¹⁰ дБ или м;

Потери Оптические вносимые потери фильтра =6 дБ.

Приемник

Это модель оптического приемника и всех его стандартных составляющих. Данная модель преобразует входной оптический сигнал в электрический сигнал, который затем усиливает и фильтрует, а также вычисляет шум в сигнале. Рассмотрим различные части этой модели приемника.

Параметры приёмника, определяемые пользователем:

Pd_deviceCapacitance  Емкость элемента = 50*10^-15 Ф;

Pd_layerThickness Толщина Активной Области = 0.5*10^-6 м;

Pd_absorptionCoeff Коэффициент поглощения = 0.68*10⁶ 1/м;

Pd_reflectivity Отражающая способность в фотодиоде = 0.04;

Pd_quantumEff Квантовая эффективность (КПД) = 0.8

Pd_lossGain Усиление или потери реакции фотодетектора = 0 дБ;

Pd_darkCurrent  Темновой ток = 1*10^-6 A

Flt_bandwidth  Фильтр 3dB ширины диапазона = 10*10⁹ Гц;        

Flt_lossGain Усиление фильтра или потери = -3 дБ