optisystem实验报告

实验一光通讯系统WDM系统设计一.实验目的1.了解光通讯系统WDM系统的组成；2.学会掌握使用optisystem仿真软件；二.实验原理（1）WDM系统的基本构成WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。

单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的，所以彼此间不会混淆，在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，完成多路光信号的传输，而反方向则通过另一根光纤传送。

双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输，所用的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。

（2）双纤单向WDM系统的组成以双纤单向WDM系统为例，一般而言，WDM系统主要由以下5部分组成：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。

1.光发射机光发射机是WDM系统的核心，除了对WDM系统中发射激光器的中心波长有特殊的要求外，还应根据WDM系统的不同应用（主要是传输光纤的类型和传输距离）来选择具有一定色度色散容量的发射机。

在发送端首先将来自终端设备输出的光信号利用光转发器把非特定波长的光信号转换成具有稳定的特定波长的信号，再利用合波器合成多通路光信号，通过光功率放大器（BA）放大输出。

2.光中继放大器经过长距离（80~120km）光纤传输后，需要对光信号进行光中继放大，目前使用的光放大器多数为掺铒光纤光放大器（EDFA）。

在WDM系统中必须采用增益平坦技术，使EDFA对不同波长的光信号具有相同的放大增益，并保证光信道的增益竞争不影响传输性能。

3.光接收机在接收端，光前置放大器（PA）放大经传输而衰减的主信道信号，采用分波器从主信道光信号中分出特定波长的光信道，接收机不但要满足对光信号灵敏度、过载功率等参数的要求，还要能承受一定光噪声的信号，要有足够的电带宽性能。

光纤通信大作业1、选择一个您认为合适的方案供选方案:NRZ、RZ调制格式,直接调制或者外调制,APD管或者PIN管,low pass rectangular filter或者low pass gauss filter。

请选择您认为实际中可实现的通信性能最好的一组方案。

并给出相应的理由。

答:选择NRZ调制格式,直接调制,APD管,low pass gauss filter。

选择这个方案的理由就是:为了使得整个系统得到最好的信噪比,并且保证系统误码率在可接受的范围内。

具体理由分析如下:选择NRZ调制格式,因为经NRZ调制的光信号具有紧凑的频谱特性,调制与调解结构简单,在10G与一部分40G系统中得到广泛应用,一直被作为中短距离光纤通信系统中的主要调制格式,通过色散管理与终端可调色散补偿技术,NRZ调制格式在终端传输距离普通光纤获得良好的光传输性能。

选择直接调制,因为直接强度调制就是用信号直接调制激光器的驱动电流,使其输出功率随信号变化、这种方式设备相对简单,研究较早,现已成熟并商品化、外调制则常用于要求较高的通信系统。

选择APD管,因为由书上的P264页的图8、3可知,PIN管接收灵敏度适用于低数据速率光纤通信,当系统通信数据速率为10G时,PIN灵敏度管不适于应用,我们优选ADP管。

选择low pass gauss filter(低通高斯响应滤波器),因为low pass rectangular filter(低通矩形响应滤波器)就是理想的低通滤波器的模型,在幅频特性曲线上呈现矩形。

在现实中,如此理想的特性就是无法实现的,所有的设计只不过就是力图逼近矩形滤波器的特性而已。

而low pass gauss filter(低通高斯响应滤波器)采用时域法测量有效带宽,具有直观、简便的优点,而采用时域法能够显著缩短有效带宽测量时间。

实验过程:本次实验中,由NRZ调制格式、直接调制、APD管与low pass gauss filter构成的光纤通信系统。

一、实验目的1. 熟悉并掌握光纤通信系统设计软件OptiSystem的基本操作和功能。

2. 通过软件仿真，了解光纤通信系统的基本原理和设计方法。

3. 分析不同光纤参数对系统性能的影响，优化系统设计。

二、实验原理OptiSystem是一款集设计、测试和优化各种类型宽带光网络于一体的光通信系统模拟软件。

它基于计算机辅助设计（CAD）技术，通过图形化的界面，用户可以方便地搭建光通信系统模型，并进行仿真分析。

光纤通信系统主要由光源、光纤、光放大器、光接收器等组成。

本实验主要针对光纤通信系统中的光纤部分进行仿真。

三、实验步骤1. 软件启动与界面熟悉- 打开OptiSystem软件，熟悉软件界面和基本操作。

2. 搭建光纤通信系统模型- 在OptiSystem中，选择“File”菜单，点击“New Project”，创建一个新的项目。

- 在项目窗口中，添加“Optical Fiber”组件，设置光纤的长度、类型、损耗等参数。

- 添加“Optical Source”组件，设置光源的类型、波长、功率等参数。

- 添加“Optical Amplifier”组件，设置放大器的类型、增益等参数。

- 添加“Optical Detector”组件，设置光检测器的类型、响应波长等参数。

3. 设置仿真参数- 在“Simulation”菜单中，设置仿真参数，如仿真时间、步长等。

- 设置仿真输出参数，如光功率、误码率等。

4. 运行仿真- 点击“Simulation”菜单，选择“Start Simulation”，运行仿真。

5. 分析仿真结果- 仿真完成后，查看仿真结果，分析不同光纤参数对系统性能的影响。

- 根据仿真结果，优化系统设计。

四、实验结果与分析1. 光纤长度对系统性能的影响- 设置光纤长度分别为1km、5km、10km，仿真光功率随光纤长度的变化。

- 结果显示，光纤长度增加，光功率逐渐减小，误码率逐渐增加。

2. 光纤类型对系统性能的影响- 设置光纤类型分别为单模光纤和多模光纤，仿真光功率和误码率随光纤类型的变化。

实验一OptiSystem仿真组件库介绍Component library 组件库：根据optisystem7.0翻译一、default 系统默认值二、custom 自定义三、favorites 收藏夹四、recently used 最近使用过的一、default 系统默认值●Visualizer library 观察型组件库●Transmitters library 发送类器件库●WDM multiplexers library 波分多路复用器件库●Optical fibers library 光纤器件库●Amplifiers library 放大器组件库●Filters library 滤波器器件库●Passives library 无源器件库●Network library 网状器件库●Receivers library 接收端器件库●Signal processing library 信号处理器件库●Tools library 工具类器件库●Optiwave software tools 光波类软件库●Matlab library Matlab组件库●Cable access library 有线接收器件库●Free space optics 自由空间光●EDA cosimulation library 电子设计自动化仿真组件库（1）Visualizer library观察型组件库Optical 光学类Test sets：Optical filter analyzer 光学滤波式分析器（测试设备）Photonic all-parameter analyzer 光电子全参量分析器Differential mode delay analyzer 差模延迟分析器Optical spectrum analyzer 光谱仪Optical time domain visualizer 光时域观察仪Optical power meter 光功率计WDM analyzer 波分复用分析仪Dual port WDM analyzer 双端口波分复用分析仪Polarization analyzer 检偏振器Polarization meter 偏振仪表Spatial visualizer 空间立体观察器Encircled flux analyzer 环型通量分析仪Electrical 电学类Test sets：Electrical filter analyzer 电子类滤波器分析S parameter extractor S参量提取器Oscilloscops visualizer 示波器RF spectrum analyzer 射频频谱分析仪Eye diagram analyzer 眼图BER analyzer 误码率分析仪Electrical power meter visualizer 功率表Electrical constellation visualizer 万用表Electrical carrier analyzer 载波分析(2) Transmitters library 发送机组件Optical sources光源CW laser 连续波激光器Laser rate equations 速率方程Laser measured 激光测量LED 发光二极管White light source 白光Pump laser 激光泵浦Pump laser array 激光泵浦阵列CW laser array 连续激光阵列CW laser measured 连续波激光测量Directly modulated laser measured 调制激光直接测量CW laser array ES 连续波激光回声探测VCSEL laser 垂直端面发射激光器Controlled pump laser 可控泵浦激光Spatial CW laser 空间连续波激光器Spatial laser rate equations 空间激光速率方程组Spatial LED 空间发光二级管Spatial VCSEL 空间垂直端面发射激光器Spatiotemporal VCSEL 空域/时域垂直端面发射激光器Bit sequence generators 码元产生器Pseudo-random bit sequence generator 伪随机码发生器User defined bit sequence generator 用户自定义码发生器Pulse generators 脉冲发生器Electrical : RZ pulse generator 归零脉冲发生器NRZ pulse generator 非归零脉冲发生器Gaussian pulse generator 高斯脉冲发生器Hyperbolic-secant pulse generator 双曲正割脉冲发生器Sine generator 正弦波产生器Triangle pulse generator 三角脉冲产生器Saw-up pulse generator 上升锯齿波产生器Saw-down pulse generator 下降锯齿波产生器Impulse generator 脉冲产生器Raised cosine pulse generator 升余弦脉冲Sine pulse generator 正弦脉冲Measured pulse 测量脉冲Measured pulse sequence 测量脉冲组Bias generator 电流偏差产生器Duobinary pulse generator 二进制脉冲产生器Electrical jitter 电抖动Noise source 噪声源Predistortion 预失真、预矫正M-ary pulse generator M进制脉冲发生器M-ary raised cosine pulse generator M进制升余弦脉冲发生器Optical: Optical Gaussian pulse generator 高斯光脉冲产生器Optical sech pulse generator 双曲正割光脉冲产生器Optical impulse generator 光测量脉冲发生器Measured optical pulse 测量脉冲Measured optical pulse sequence 测量光脉冲组TRC measurement date TRC测量数据Spatial optical gaussian pulse generator 高斯空间光脉冲产生器Spatial optical impulse generator 空间光脉冲产生器Spatial optical sech pulse generator 双曲正割空间光脉冲产生器Optical modulators 光调制器Mach-zehnder modulator M-Z调制器Electroabsorption modulator 电吸收调制器Amplitude modulator 调幅Phase modulator 调相Frequency modulator 调频Dual drive Mach-zehnder modulator measured 双驱动M-Z调制器Electroabsorption modulator measured 电吸收调制器Single drive Mach-zehnder modulator measured 单驱动M-Z调制器Dual port dual drive Mach-zehnder modulator measured 双端口双驱动M-Z调制器LiNb Mach-zehnder modulator LiNb M-Z调制器Optical transmitters 光发送机WDM transmitter 波分复用光发送机Spatial optical transmitter 空间光发送机Optical transmitter 光发送机Multimode 多模Multimode generator 多模产生器Laguerre transverse mode generator 拉盖尔横模产生器Donut transverse mode generator 环行横模产生器Measured transverse mode generator 可调横模产生器(3) WDM multiplexers library WDM多路复用器Add and drop 分插复用WDM add 合复用器WDM drop 分复用器WDM add and drop 分插复用器Demultiplexers 解复用器WDM demux 1x2 1x2解复用器WDM demux 1x4 1x4解复用器WDM demux 1x8 1x8解复用器WDM demux WDM解复用器Ideal demux 理想解复用器WDM demux ES 额外区段波分复用器WDM interleaver demux 交错波分复用器Multiplexers 复用器WDM mux 2x1 2x1复用器WDM mux 4x1 4x1复用器WDM mux 8x1 8x1复用器WDM mux 复用器Ideal mux 理想复用器WDM mux ES 额外波段复用器Nx1 mux bidirectional Nx1双向复用器AWG 阵列波导光栅AWG NxN NxN阵列波导光栅AWG NxN bidirectional NxN双向阵列波导光栅(4) Optical fibers library 光纤组件Multimode：linear multimode fiber 线性多模光纤Measured-index multimode fiber 指数多模光纤Parabolic-index multimode fiber 抛物线形多模光纤Optical fiber 光纤Optical fiber CWDM 稀疏波分复用光纤Bidirectional optical fiber 双向光纤(5) Amplifiers library 放大器件OpticalEDFA: Erbium doped fiber 掺饵光纤EDFA 掺饵光纤放大器EDFA black box EDFA黑盒子Optical amplifier 光放大器EDFA measured 基于标准的掺饵放大器EDF dynamic 可移动掺饵光纤EDF dynamic analytical 动态分析Er-Yb codoped fiber 铒-镱混合掺杂光纤Yb doped fiber 掺镱光纤Yb doped fiber dynamic 可移动掺镱光纤Er-Yb codoped fiber dynamic 可动铒-镱混合掺杂光纤Ranam : Raman amplifier average power model 拉曼平均功率放大器Raman amplifier dynamic model 拉曼放大器动态模型SOA:Traveling wave SOA 行波半导体光放大器Wideband traveling wave SOA 宽频行波半导体光放大器Reflective SOA 反射式半导体光放大器Waveguide amplifier: Er Yb codoped waveguide 铒-镱混合掺杂波导ElectricalElectrical amplifier 电放大器Transimpedance amplifier 互阻抗放大器Limiting amplifier 限幅放大器AGC amplifier 自动增益控制放大器(6) Filters libraryOpticalFBG: Fiber bragg grating 光纤布拉格光栅Uniform fiber bragg grating 均匀布拉格光栅Ideal dispersion compensation FBG 理想色散补偿布拉格光栅Optical IIR filter 无限脉冲响应滤波器Measured optical filter 测量滤波器Rectangle optical filter 矩形滤波器Trapezoidal optical filter 梯形滤波器Gaussian optical filter 高斯滤波器Butterworth optical filter 巴特沃斯滤波器Bessel optical filter 贝塞尔滤波器Fabry perot optical filter F-P滤波器Acousto optical filter 声光滤波器Mach Zehnder interferometer 马赫曾德尔干涉仪Inverted optical IIR filter 反相光IIR滤波器Inverted rectangle optical filter 反相矩形滤波器Inverted trapezoidal optical filter 反相梯形滤波器Inverted Gaussian optical filter 反相高斯滤波器Inverted buttertworth optical filter 反相巴特沃斯滤波器Inverted Bessel optical filter 反相贝塞尔滤波器Gain flattening filter增益平坦滤波器Delay interferometer 延时干涉仪Periodic optical filter 周期性光滤波器Measured group delay optical filter 群延时测量光滤波器3 port filter bidirectional 3端口双向滤波器Reflective filter bidirectional 反射双向式滤波器Transmission filter bidirectional 透射双向式滤波器ElectricalIIR filterLow pass rectangle filter 低通矩形滤波器Low pass gaussian filter 低通高斯滤波器Low pass butterworth filter 低通巴特沃斯滤波器Low pass Bessel filter 低通贝塞尔滤波器Low pass chebyshev filter 低通切比雪夫滤波器Low pass RC filter 低通阻容滤波器Low pass raised cosine filter 低通升余弦滤波器Low pass cosine roll off filter 低通余弦滚降滤波器Low pass squared cosine roll off filter 低通余弦平方滚降滤波器Measured filter 标准滤波器Band pass rectangle filter 带通矩形滤波器Band pass Gaussian filter 带通高斯滤波器Band pass butterworth filter 带通巴特沃斯滤波器Band pass Bessel filter 带通贝塞尔滤波器Band pass chebyshev filter 带通切比雪夫滤波器Band pass RC filter 带通阻容滤波器Band pass raised cosine filter 带通升余弦滤波器Band pass cosine roll off filter 带通余弦滚降滤波器Band pass squared cosine roll off filter 带通余弦平方滚降滤波器S parameters measured filter S参量测量滤波器(7) Passives library 无源器件库OpticalAttenuators:Optical attenuator 光衰减器Attenuator bidirectional 双向衰减器Couplers:X coupler X型耦合器Pump coupler co-propagating 混合传播泵浦耦合器Pump coupler counter-propagating 相向传播泵浦耦合器Coupler bidirectional 双向耦合器Pump coupler bidirectional 双向泵浦耦合器Power combiners:Power combiner 2x1 2x1功率合成器Power combiner 4x1 4x1功率合成器Power combiner 8x1 8x1功率合成器Power combiner 功率合成器Polarization:Linear polarizer 线偏振片Circular polarizer 圆偏振片Polarization attenuator 偏振衰减器Polarization combiner 偏振合波器Polarization controller 偏振控制器Polarization rotator 偏振转子Polarization splitter 偏振光分路器PMD emulator 偏振模色散仿真器Polarization delay 偏振延迟Polarization phase shift 偏振相移Polarization waveplate 半波片Polarization combiner bidirectional 双向偏振合路器Isolators: Isolator 隔离器Ideal isolator 理想隔离器Isolator bidirectional 双向隔离器Circulators: Circulator 循环器Ideal circulator 理想循环器Circulator bidirectional 双向循环器Connectors: Connector 连接器Connector bidirectional 双向连接器Spatial connector 空间连接器Reflectors: Reflector bidirectional 双向反射器Taps: Tap bidirectional 双向Measured components: Measured component 测量组件Luna technologies OV A measurementMultimode: Spatial aperture 孔径（多模）Thin lens 薄透镜V ortex lens 漩涡透镜Phase shift 相移Time delay 延时ElectricalAttenuators: Electrical attenuator 衰减器Couplers: 90 degree hybrid coupler 90°混合耦合器180 degree hybrid coupler 180°混合耦合器DC blockers: DC block 隔直器Splitters: Splitters 1x2 1x2分离器Splitters 1xN 1x2分离器Combiners: Combiners 2x1 2x1组合器Combiners Nx1 Nx1组合器Measured components: 1 port S parameters 1端口参量2 port S parameters 2端口参量3 port S parameters 3端口参量4 port S parameters 4端口参量Electrical signal time delay 电信号延时Electrical phase shift 电信号相移(8) Network library 网状器件库Frequency conversion 变频Ideal frequency converter 理想变频Optical switches 光开关Optical swich 光开关Digital optical swich 数字光开关Optical Y swich Y型光开关Optical Y select Y型光选择开关Ideal switch 2x2 2x2理想开关Ideal Y switch 理想Y型开关Ideal Y select 理想Y型选择开关Ideal Y switch 1x4 理想1x4Y开关Ideal Y select 4x1 理想4x1Y选择Ideal Y switch 1x8 理想1x8Y选择Ideal Y select 8x1 理想8x1Y选择Ideal Y select Nx1 理想Nx1Y选择Ideal Y switch 1xN 理想1xNY开关Dynamic Y select Nx1 measured 动态Y选择Nx1 Dynamic Y switch 1xN measured 动态Y开关1xNDynamic Y switch 1xN 动态Y开关1xN Dynamic Y select Nx1 动态Y选择Nx1 Dynamic space switch matrix NxM measured NxM动态空间矩阵测量开关Dynamic space switch matrix NxM NxM动态空间矩阵开关2x2 switch bidirectional 双向2x2开关(9) Receivers library 接收端器件库Regenerators 热交流器Clock recovery 时钟恢复Ideal frequency demodulator 理想频率解调Ideal phase demodulator 理想相位解调Data recovery 数据恢复3R regenerator 3R再生器Electronic equalizer 电子均衡器MLSE equalizer 最大似然估计值均衡器Integrate and dump 积分陡落Photodetectors 光电探测器Photodetector PIN PIN光电探测器Photodetector APD APD光电探测器Spatial PIN photodetector 空间PIN光电探测器Spatial APD photodetector 空间APD光电探测器Optical receivers 光接收机Spatial optical receiver 空间光接收机Optical receiver 光接收机Multimode 多模Mode combiner 模式合路器Mode selector 模式选择器( 10) Signal processing library 信号处理组件库Arithmetic 算法Optical: Optical gain 光增益Optical adder 加法器Optical subtractor 减法器Optical bias 光偏置Optical multiplier 乘法器Optical hard limiter 硬限幅器Electrical: Electrical gain 电增益Electrical adder 加法器Electrical substractor 减法器Electrical multiplier 乘法器Electrical bias 偏置Electrical norm 模方Electrical differentiator 微分Electrical integrator 积分Electrical rescale 缩放Electrical reciprocal 倒数Electrical abs 绝对值Electrical sgn 符号函数ToolsOptical: Merge optical signal bands 合并信号带Convert to parameterized 参数化Convert to noise binsConvert to optical individual samples 转到小样本Convert from optical individual samples 从小样本转化Optical downsampler 降低取样频率取样器Signal type selector 信号类型选择器Channel attacher 频道连接Convert to sampled signals 抽样信号转化Logic 逻辑运算Electrical: Electrical NOT 非Electrical AND 与Electrical OR 或Electrical XOR 异或Electrical NAND 与非Electrical NOR 或非Electrical XNOR 同或Binary: Binary NOT 二进制非Binary AND 二进制与Binary OR 二进制或Binary XOR二进制异或Binary NAND二进制与非Binary NOR 二进制或非Binary XNOR二进制同或Delay 延时Duobinary precoder 双二进制预编码器4-DPSK precoder 四进制DPSK预编码器(11) Tools library 工具库Fork 1x2 1x2分路器Loop control 循环控制Ground 接地Buffer selector 缓冲选择Fork 1xN 1xN分路器Binary null 无效二进制Optical null 无效光Electrical null 无效电Binary delay 二进制延时Optical delay 光延时Electrical delay 电延Optical ring controller 光环型控制器Duplicator 复制器Save to file 保存到文件夹Load from file 从文件夹打开Switch 开关Select 选择Limiter 限幅器Intializer 初始化Electrical ring controller 电环形控制器Command line application 命令行应用Swap horiz 水平交换(12) Optiwave software tools 光软件工具OptiAmplifier 光放大器OptiGrating 光栅WDM phasar demux 1xN 1xN WDM移相解复用器WDM phase mux Nx1 1xN WDM移相复用器OptiBPM component NxM NxM 光束传播组件库Save transverse mode 保存横模(13) MATLAB library Matlab组件库ElectricalMATLAB filter 滤波器OpticalMATLAB optical filter 光滤波器MATLAB component 组件(14) Cable access library 有线接收组件库Carrier generators 载波发生器Carrier generator 载波发生器Carrier generator measured 测量用载波发生器Transmitters 发送机Modulators:Electrical amplitude modulator 调幅Electrical frequency modulator 调频Electrical phase modulator 调相Electrical PAM modulator 脉冲幅度调制Electrical QAM modulator 正交幅度调Electrical PSK modulator PSK调制Electrical DPSK modulator DPSK调制lectrical FSK modulator FSK调制Electrical CPFSK modulator 连续相位频移键控调制Electrical OQPSK modulator 偏移四相相移键控Electrical MSK modulator 最小频移键控调制Quadrature modulator 正交调制Pulse generators:PAM pulse generator PAM脉冲调制QAM pulse generator QAM脉冲调制PSK pulse generator PSK脉冲调制DPSK pulse generator DPSK脉冲调制OQPSK pulse generator OQPSK脉冲调制MSK pulse generator MSK脉冲产生器Sequence generators:PAM sequence generators PAM码产生器QAM sequence generators QAM码产生器PSK sequence generators PSK码产生器DPSK sequence generators DPSK码产生器Receivers 接收器件Demodulators:Electrical amplitude demodulator 幅度解调Electrical phase demodulator 相位解调Electrical frequency demodulator 频率解调Quadrature demodulator 正交解调Decoders:PAM sequence decoder PAM译码器QAM sequence decoder QAM译码器PSK sequence decoder PSK码译码器DPSK sequence decoder DPSK译码器Detectors: M-ary threshold detectors M进制阈值检测器(15) Free space optics 空间光FSO channel 自由空间光通信OWC channel 单向通道(16) EDA cosimulation library 电子设计自动化仿真组件库Load ADS file从文件夹打开ADS Save ADS file 保存ADS到文件夹Load spice CSDF file 打开CSDF Save spice stimulus file 保存少许激励到文件夹Triggered load spice CSDF file 触发Triggered save spice stimulus file 触发。

Optisystem软件Lesson1：实验目的:本课介绍如何创建一个发射器使用外部调制激光器。

您将熟悉组件库，主要布局,组件参数和展示台.实验步骤:启动:启动这个软件，然后选择Programs 〉Optiwave Software > OptiSystem 3.0 >OptiSystem 3。

0。

Project layout:在主要运行区可以插入需要的元素，并且建立连接如下图Description：状态栏：在这里可以得到关于使用这个软件的有用的提示，它位于Project layou窗口的下方. 菜单栏：包含了这个软件可用的菜单。

使用元件库：在主菜单中选文件—>新建出来一个空的Main Layout窗口。

从Component Library选择Default > Transmitters Library > Optical Sources把CW laser拖进窗口，如图：从Component Library选Default > Transmitters 〉把Mach—Zehnder Modulator拖进Main layou自动连接设置：1、要取消自动连接，在Layout Operations工具栏里点击Auto Connect on Drop和Auto Connect on Move按钮。

如图：2、要开启自动连接:在Layout Operations工具栏中点击Auto Connect on Drop按钮和Auto Connect on Move按钮，按钮变成如下图所示的：手动连接元件:1、把光标放在第一个元件上，指针变成链状2、把指针拖到要连接的元件上即可。

操作：a 。

把Pseudo-Random Bit Sequence Generator的输出端口和NRZ Pulse Generator Bit Sequence的输入端口连接。

如图：b。

把NRZ Pulse Generator的输出端口和Mach- Zehnder Modulator的输入端口连接。

optisystemLessons one（Transmitter---External modulated laser）1.建立一个新工程。

（File>New）2.将光学器件从数据库里拖入主窗口进行布局.3.光标移至有锁链图标出现时，进行连线。

（如图一所示）图一4．设置连续波激光器属性。

（1）点击frequency>mode, 出现下拉菜单，选中script。

（2）在value中输入数据并作评估。

（3）点击单位，选择“THZ”，点击OK 回主窗口。

（如图二所示）图二5．设置频谱分析仪属性选中图表点击右键（如图三），选中“component properties”，出现频谱分析仪的属性框（图四）。

保存设置点击OK返回主窗口。

图三图四6.运算在File中选中Calculate进行运算。

运算界面如下。

运算后分别从示波器，频谱分析仪，光学时域观察仪器里观察。

（如图五、六、七）图五图六图七Lesson two(Subsystems—Hierarchical simulation)1.建立一个新工程（File>New）2.将所需光学器件从数据库里拖入主窗口进行布局。

3.选中器件并点击右键选择create subsystem建立子系统（如图一）。

子系统内部示意图如图二。

图一图二4.建立子系统输出节点并连线选中子系统，从布局工具里选择“Draw-Output Port Tool”，在子系统中选择适当位置点击鼠标，一个输出接点就做好了。

（工具栏如图）。

从数据库里取出所需接口，按图二连接子系统。

5.设置节点属性双击节点便打开属性窗口如图三所示，并按所需设置节点属性。

图三6.设置子系统属性双击子系统，如图四所示设置，并修改子系统名称如图五。

图四图五7.给子系统增加参数点击进入子系统属性，点击增加参数的按钮“Add Param”并输入相应信息，点击增加按钮“Add”，完成参数的添加。

8访查马赫－曾德干涉仪参量点击进入马赫－曾德干涉仪的属性设置，按要求填入数据，并选中强度和频率两个参量。

第1篇一、实验背景随着信息技术的飞速发展，数据传输的需求日益增长。

光纤通信凭借其高速、大容量、抗干扰能力强等优点，已成为现代通信网络的核心技术。

波分复用（WDM）技术作为光纤通信的重要手段，通过在一根光纤上同时传输多个不同波长的光信号，极大地提高了光纤的传输容量和效率。

本实验旨在通过OptiSystem软件仿真，设计并测试一个四波分复用系统，探讨波分复用技术在实际应用中的性能。

二、实验目的1. 设计一个四波分复用系统，实现不同波长的光信号在光纤中的传输。

2. 利用OptiSystem软件对系统进行仿真，分析系统的性能。

3. 探讨波分复用器和解复用器通道隔离度、光通道功率均衡等对邻近通道串扰的影响。

三、实验原理波分复用技术（WDM）是利用光波长的不同，将多个光信号复用到同一根光纤中进行传输的技术。

在发送端，不同波长的光信号通过波分复用器（MUX）合并，然后送入光纤进行传输。

在接收端，光信号经过解复用器（DEMUX）分离出各个波长的光信号，再经过解调器还原成原始信号。

本实验采用四波分复用系统，波长设置以100GHz为间隔，频率分别为193.0THz、193.1THz、193.2THz、193.3THz，每个波长传输速率为2.5Gbit/s（NRZ）。

系统包括多波长光源、波分复用器、解复用器、常规光纤（100km）、光接收机等。

四、实验步骤1. 设计波分复用系统：在OptiSystem软件中搭建四波分复用系统，设置各波长光源、波分复用器、解复用器等参数。

2. 仿真测试：运行仿真，观察系统性能，包括光信噪比、误码率等指标。

3. 分析实验数据：分析波分复用器和解复用器通道隔离度、光通道功率均衡等对邻近通道串扰的影响。

五、实验结果与分析1. 系统性能分析：通过仿真测试，本实验设计的四波分复用系统在100km光纤传输距离下，光信噪比达到22dB，误码率小于10^-9，满足实际应用需求。

2. 通道隔离度分析：实验结果显示，波分复用器和解复用器的通道隔离度越高，邻近通道串扰越小。

实验名称：WDM 系统设计实验目的：设计一个四波分WDM 光纤传输系统，并利用OptiSystem 仿真测试。

实验要求：1．四波长复用，波长设置以100GHz 为间隔，频率分别为193.0THz、193.1THz、193.2THz、193.3THz，每个波长传输速率为2.5Gbit/s（NRZ）。

系统应包括多波长光源、波分复用器和解复用器、常规光纤（100km）、光接收机等，提供系统设计图。

2．对所设计的WDM 系统进行仿真分析。

3．探讨波分复用器和解复用器通道隔离度、光通道功率均衡等对邻近通道串扰。

实验仪器：光纤、光源、调制器、解调器、光功率计、光谱仪、电脉冲发生器、比特序列信号发生器、电信号示波器、光信号示波器、波分多路复用器、波分解复用器等（注：以上元件全部包含于软件中）以下用了三种方法进行了串扰的测试方法1实验原理及电（光）路图测试结果方法2实验原理及电（光）路图测试数据方法3实验原理及电（光）路图通道信号 1 2 3 41 -16.153 -64.993 -77.023 -84.0652 -64.993 -16.153 -64.993 -77.0233 -77.023 -64.993 -16.153 -64.9934 -84.065 -77.023 -64.993 -16.153信号2为193.1THz信号3 为193.2THz信号4为193.3THz表中数据为当某信号光功率为10dBm，其余信号为-100dBm时，通过各通道后的光功率例如，第一行第一列表示信号1 （光功率为10dBm，其余信号为-100dBm时）通过波分复用后在通道1的接收端测得的光功率，第二行第一列表示信号2（光功率为10dBm，其余信号为-100dBm时）通过波分复用后在通道1的接收端测得的光功率.。

利用Optisystem软件，仿真计算半导体激光器的外部光调制响应引言半导体激光器是一种重要的激光源，广泛应用于通信、医疗和光学传感等领域。

在这些应用中，外部光调制技术被广泛运用于高速光通信和光学传感系统中。

外部光调制是通过外部光束的强度调制来改变激光器的输出特性，从而实现信号传输和调制。

为了更好地理解外部光调制对半导体激光器的影响，我们可以利用Optisystem软件进行仿真计算。

本文将介绍如何使用Optisystem软件进行半导体激光器的外部光调制响应仿真计算。

Optisystem软件简介Optisystem是一款光通信系统设计和仿真软件，提供了丰富的光学元件库和仿真工具，能够帮助用户快速设计、分析和优化复杂的光通信系统。

其仿真结果准确可靠，可以用于验证半导体激光器的性能。

外部光调制原理在外部光调制中，外部光束的强度通过调制器进行调制，并传输到半导体激光器中。

对于半导体激光器来说，外部光调制的主要影响是改变其腔内折射率，从而影响激光输出的频率和强度。

外部光调制通常包括以下几个步骤：1.外部光束输入：将外部光束输入到调制器中，通常使用电光调制器或声光调制器。

2.强度调制：通过电场或声学波来调制光强，改变调制器中的折射率。

3.光束传输：将调制后的光束传输到半导体激光器中。

4.激光器响应：半导体激光器对调制后的光束作出响应，输出相应的频率和强度。

利用Optisystem进行仿真计算1. 创建仿真模型首先，我们需要使用Optisystem创建一个仿真模型。

打开Optisystem软件，选择“New Project”创建一个新的项目。

然后，在“Components”窗口中选择半导体激光器和调制器等光学元件，将其拖拽到主画布上创建仿真模型。

双击元件可以对其进行参数设置。

2. 设置光学元件参数针对半导体激光器和调制器等光学元件，我们需要设置其参数。

例如，可以设置激光器的工作波长、增益、损耗等参数，调制器的调制速度和调制深度等参数。

OPTISYSTEM在“光纤通信”新技术实验教学中的应用针对光纤通信的课程特点，本文利用OPTISYSTEM仿真?件，基于正交频分复用技术，构建光纤通信系统模型。

通过OPTISYSTEM软件对发射机、电光调制、光纤信道、光电检测和接收机等模块进行仿真分析，有效地提高了学生的实验效率，节省了教学成本。

一、OPTISYSTEM仿真软件简介OPTISYSTEM是OPTIWAVE公司开发的一套光通信系统模拟软件。

在OPTISYSTEM系统仿真实验中，学生可以通过调整光学元器件参数，对通信系统进行优化设计，直观地模拟整个光纤通信系统的传输过程。

利用仿真软件进行系统性能分析，有利于引导学生对复杂系统进行探索，提高学生对系统性能的全面认识。

本文利用该软件搭建基于相干检测光正交频分复用系统，并对光谱、星座图等进行比较分析。

二、光OFDM系统仿真模型相较无线通信领域，OFDM技术在光通信中的研究相对较晚。

直到2005年，Jolley等人提出将无线通信的OFDM技术应用到高速光纤传输领域，人们才开始考虑将OFDM技术用于光通信，即光正交频分复用系统。

光OFDM可以分为直接检测光OFDM和相干检测光OFDM两种。

相干检测光OFDM结合了相干光检测和OFDM技术优势，可有效利用光谱资源实现大容量、长距离传输。

CO-OFDM系统框图如图1所示。

相干检测光正交频分复用系统可分为五个功能模块：RF-OFDM发射机；电光调制模块；光信道；光电检测模块；RF-OFDM接收机。

各模块具体性能如下：（1）RF-OFDM发射机：如图2所示，将二进制高速比特率数据进行QAM星座调制，并通过串并（S/P）变换成N个低速比特率并行数据。

再对复数数据作IFFT变换，并通过并/串转换将N路并行载波变为串行数据作为一个OFDM符号。

然后，利用模数转换（DAC），将符号变为模拟信号，即得到射频OFDM信号。

（2）电光调制模块：如图3所示，将射频电域OFDM信号，利用电光调制模块转换为光信号进行传输。

光电系统模拟与仿真设计报告姓名:学号:专业:班级：指导教师：光电技术系08年6月22日实验一 MA TLAB 基本操作【实验目的】1．熟悉MATLAB 实验环境，练习MATLAB 命令、m 文件、Simulink 的基本操作。

2．利用MA TLAB 编写程序进行矩阵运算、图形绘制、数据处理等。

【实验内容】1、用MATLAB 可以识别的格式输入下面两个矩阵12332357135732391894A ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦144367823355422675342189543i iB i +⎡⎤⎢⎥+⎢⎥=⎢⎥+⎢⎥⎣⎦再求出它们的乘积矩阵C ，并将C 矩阵的右下角2×3子矩阵赋给D 矩阵。

赋值完成后，调用相应的命令查看MATLAB 工作空间的占用情况。

2、用MATLAB 语言实现下面的分段函数,()/,,h x D y f x h D x x D h x D⎧>⎪==≤⎨⎪-<-⎩3、 分别用for 和while 循环结构编写程序，求出632362632122222ii K ===++++++∑并考虑一种避免循环的简洁方法来进行求和。

4、 选择合适的步距绘制出下面的图形（1）1sin(/)t ，其中11(,)t ∈-（2）sin(tan )tan(sin )t t -，其中(,)t ππ∈-5、 求解下面的线性代数方程，并验证得出的解真正满足原方程。

(a)72124915327221151132130X-⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥---⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦，(b)1321390721264915321172211521X⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥----⎣⎦⎣⎦【实验程序及相应结果】1、在编辑器里输入一下程序A=[1,2,3,3;2,3,5,7;1,3,5,7;3,2,3,9;1,8,9,4];B=[1+4i,2,3,6,7,8;2,3,3,5,5,4+2i;2,6+7i,5,3,4,2;1,8,9,5,4,3];C=A*BD=C(4:5,4:6)单击运行后结果如下：C =1.0e+002 *0.1400 + 0.0400i 0.5000 + 0.2100i 0.5100 0.4000 0.4100 0.3100 + 0.0400i 0.2500 + 0.0800i 0.9900 + 0.3500i 1.0300 0.7700 0.7700 0.5900 + 0.0600i 0.2400 + 0.0400i 0.9700 + 0.3500i 1.0000 0.7100 0.7000 0.5100 + 0.0600i 0.2200 + 0.1200i 1.0200 + 0.2100i 1.1100 0.8200 0.7900 0.6500 + 0.0400i0.3900 + 0.0400i 1.1200 + 0.6300i 1.0800 0.9300 0.9900 0.7000 + 0.1600iD =82.0000 79.0000 65.0000 + 4.0000i93.0000 99.0000 70.0000 +16.0000i2、在编辑器里输入一下程序即可实现题目要求function y=zuoye2(x,h,D)if x>Dy=h;elseif x<-Dy=-h;elsey=h/D*x;end并保存为函数名zuoye2，那么可在命令空间里检测正确性>> y=zuoye2(8,4,6)y =4>> y=zuoye2(4,4,6)y =2.6667>> y=zuoye2(-5,6,2) y =-6结果正确。

光纤通信大作业1.选择一个你认为合适的方案供选方案：NRZ、RZ调制格式，直接调制或者外调制，APD管或者PIN管，low pass rectangular filter或者low pass gauss filter。

请选择你认为实际中可实现的通信性能最好的一组方案。

并给出相应的理由。

答：选择NRZ调制格式，直接调制，APD管，low pass gauss filter。

选择这个方案的理由是：为了使得整个系统得到最好的信噪比，并且保证系统误码率在可接受的范围内。

具体理由分析如下：选择NRZ调制格式，因为经NRZ调制的光信号具有紧凑的频谱特性，调制和调解结构简单，在10G和一部分40G系统中得到广泛应用，一直被作为中短距离光纤通信系统中的主要调制格式，通过色散管理和终端可调色散补偿技术，NRZ调制格式在终端传输距离普通光纤获得良好的光传输性能。

选择直接调制，因为直接强度调制是用信号直接调制激光器的驱动电流，使其输出功率随信号变化.这种方式设备相对简单，研究较早，现已成熟并商品化.外调制则常用于要求较高的通信系统。

选择APD管，因为由书上的P264页的图8.3可知，PIN管接收灵敏度适用于低数据速率光纤通信，当系统通信数据速率为10G时，PIN灵敏度管不适于应用，我们优选ADP管。

选择low pass gauss filter（低通高斯响应滤波器），因为low pass rectangular filter（低通矩形响应滤波器）是理想的低通滤波器的模型，在幅频特性曲线上呈现矩形。

在现实中，如此理想的特性是无法实现的，所有的设计只不过是力图逼近矩形滤波器的特性而已。

而low pass gauss filter（低通高斯响应滤波器）采用时域法测量有效带宽，具有直观、简便的优点，而采用时域法能够显著缩短有效带宽测量时间。

实验过程：本次实验中，由NRZ调制格式、直接调制、APD管和low pass gauss filter构成的光纤通信系统。

光纤通信Zemax、optisystem实验程佑梁实验一 Zemax仿真设计实验目的1．熟悉Zemax实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光学系统。

2．利用Zeamx的优化功能设计光学系统并使其系统的各项性能参数达到最优.实验原理启用Zemax，如何键入wavelength，lens data，产生ray fan，OPD，spot diagrams，定义thickness solve以及variables,执行简单光学设计最佳化,即分为以下两个部分。

1、lens data editor首先叫出ZEMAX的lens data editor(LDE），什么是LDE呢?它是你要的工作场所，譬如你决定要用何种镜片，几个镜片,镜片的radius,thickness,大小，位置……等。

然后选取你要的光,在主选单system下，圈出wavelengths，依喜好键入你要的波长，同时可选用不同的波长等。

现在在第一列键入0.486，以microns为单位，此为氢原子的F-line光谱。

在第二、三列键入0。

587及0.656，然后在primary wavelength上点在0。

486的位置，primary wavelength主要是用来计算光学系统在近轴光学近似（paraxial optics,即first—order optics)下的几个主要参数，如focal length，magnification,pupil sizes等。

再来我们要决定透镜的孔径有多大。

既然指定要F/4的透镜,所谓的F/＃是什么呢？F/＃就是光由无限远入射所形成的effective focal length F跟paraxial entrance pupil的直径的比值.所以现在我们需要的aperture就是100/4=25(mm）。

于是从system menu上选general data，在aper value上键入25，而aperture type被default为Entrance Pupil diameter。

optisystem课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解Optisystem软件的基本原理和使用方法；2. 掌握利用Optisystem进行光学系统设计与模拟的基本步骤；3. 掌握光学元件的参数设置和性能分析。

技能目标：1. 能够独立操作Optisystem软件，建立简单的光学系统模型；2. 学会运用Optisystem进行光学系统的性能分析，如光束传输、光谱分析等；3. 能够根据实际需求调整光学元件参数，优化光学系统设计。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对光学设计的兴趣，激发学生探索光学领域的精神；2. 增强学生的团队协作意识和沟通能力，培养合作解决问题的能力；3. 培养学生严谨的科学态度和良好的学术道德，尊重知识产权。

课程性质分析：本课程为实践性较强的课程，要求学生在掌握光学基础知识的前提下，运用Optisystem软件进行光学系统设计和模拟。

学生特点分析：学生为高年级本科生或研究生，具备一定的光学基础知识，对光学设计有一定了解，但实际操作能力有待提高。

教学要求：1. 结合课本内容，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采用案例教学，引导学生主动思考，培养学生解决问题的能力；3. 加强课堂互动，鼓励学生提问，及时解答学生疑问，确保课程目标的实现。

二、教学内容1. Optisystem软件概述- 软件安装与界面介绍- 基本操作与功能模块2. 光学系统设计基础- 光学元件与系统基本概念- 光学系统建模方法3. 光学系统模拟与分析- 光束传输与变换- 光谱分析与性能评估4. 光学系统优化与设计- 参数调整与优化方法- 设计实例分析与讨论5. 教学案例与实践- 光学系统设计案例讲解- 学生实践操作与问题解答教学内容安排与进度：第1周：Optisystem软件概述，安装与界面介绍第2周：光学系统设计基础，光学元件与系统基本概念第3周：光学系统建模方法，光束传输与变换第4周：光谱分析与性能评估第5周：光学系统优化与设计，参数调整与优化方法第6周：设计实例分析与讨论，学生实践操作与问题解答教材章节关联：第1-2周：教材第1章“光学设计软件简介”第3周：教材第2章“光学系统建模与模拟”第4周：教材第3章“光学系统性能分析”第5-6周：教材第4章“光学系统优化与设计实例”教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，逐步引导学生掌握光学系统设计与模拟的方法，提高实际操作能力。