ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 786
Скачиваний: 2
Волокно. 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: (2.12)Здесь Аi - модуль комплексной амплитуды сигнала i-го канала, vgi- групповая скорость, β2i - коэффициент дисперсии второго порядка, β3i - коэффициент дисперсии третьего порядка, αi, - коэффициент поглощения, gRji -коэффициент усиления Рамана в i-м канале, вызванного j-м каналом, γi -параметр нелинейности волокна (γi =2πn2/λiАeff), где n2 - коэффициент нелинейности, а Аеff- эффективное поперечное сечение волокна.Коэффициенты усиления Рамана gRji 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 gRji имеет вид: , (2.13)где - интерполируемое усиление Рамана, λ0 = 1.0 мкм - длина волны для нормирования кривой усиления Рамана, поскольку расчетные коэффициенты усиления имеют единицу м-1Вт-1, gRmax=0.98·10-13 м/Вт -пиковое усиление Рамана.Модели дисперсии.Для дисперсии могут использоваться три различных модели: defined,defined2 и custom. Они определяются в параметре dataType.Для типа "defined" дисперсия определяется следующим выражением: . (2.14)Для типа "defined2" выражение для дисперсии имеет вид:
. (2.15)Для типа "custom" значения дисперсии β2 и β3 задаются пользователем.Размер шага.Размер шага может быть определен автоматически моделью, или может устанавливаться пользователем. Если необходимо установить размер шага вручную, то параметру zStepSize должно быть присвоено положительное значение. Отрицательное значение этого параметра указывает на то, что размер шага должен быть вычислен автоматически.Автоматически вычисленный размер шага моделирования зависит от того, какие нелинейности доминируют. Для данного волоконного и оптического уровня мощности программа вычисляет характерную длину дисперсии второго порядка, характерную длину дисперсии третьего порядка, значение нелинейного коэффициента и берет величину доминирующей длины (пользователь указывает в параметре zStepFac) как шаг расстояния при моделировании.Для вычисления распространения волн используется пошаговый метод Фурье. Текущее состояние, включая размер шага и моделируемое в данный момент расстояние можно показывать в окне моделирования и сохранять в log - файле, если в опции showstatus установлено Yes.PMDПользователь может включать PMD при моделировании волокна установкой параметра pmd_method в Course_Step и параметров pmd_соеf и pmd_corlen в отличные от нуля значения.Оптимизации.Для ускорения моделирования пользователь может выбрать один из нескольких уровней оптимизаций. При умолчании значение уровня оптимизации соответствует 3.Наклон.При использовании параметра наклона skew к сигналу может быть добавлен постоянный наклон. В сущности при этом указанный наклон времени добавляется к оси времени сигнала. Это полезно при моделировании параллельной волоконной шины, если необходим наклон между различными волокнами в шине. В этом случае часто бывает полезным использование нулевого значения и среднеквадратичного отклонения отличного от нуля вкомбинации со статистическим моделированием.Параметры волокна, определяемые пользователем.Distance: длина волокна.ZstepFac: фактор для шага длины.ZstepSize: определяемый пользователем размер шага.Diameter: диаметр ядра.Aeff: эффективное поперечное сечение волокна.Loss: затухание в волокне на единицу длины.Beta2.: дисперсия групповой скорости.
Beta3: дисперсия групповой скорости.N1: групповой коэффициент.N2: коэффициент нелинейности.DispersionLambda0: длина волны нулевой дисперсии λ0.DispersionS0: наклон дисперсии в λ0..DispersionOffset: смещение дисперсии от λ0.DataType: тип данных дисперсии.Skew: наклон времени, прибавленный к выходному оптическому сигналу.Showstatus: показывать и сохранять в процессе моделирования шаг и длину.Pmdcoef: коэффициент PMD.Pmd corlen: длина корреляции PMD.Pmd method: метод, определяющий использование PMD моделирования.Raman effects: включить в моделирование эффект усиления Рамана.Optimizationlevel: уровень оптимизаций моделирования.Оптический нормализатор мощности Эта модель нормирует оптическую мощность сигнала до указанного уровня средней производимой мощности. Эта модель наиболее часто используется для управления входной оптической мощностью в приемнике. Модель может использоваться для затухания всех входных оптических сигналов до указанного уровня средней производимой мощности, независимо от различных средних входных мощностей, или для затухания всех входных оптических сигналов таким образом, что сигнал с самой большой средней входной мощностью имеет указанную среднюю производимую мощность. Входы:* 1-N: Оптический сигналВыходы:* 1-N: Оптический сигналПараметры:
| Название | Тип | По умолчанию | Диапазон |
| AvePowerOut | double | -20 | -lel6J x J lel6 |
| AttenuationType | enumerated | Uniform, Nonuniform | |
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.
Модель фотодетектора и параметры:
Данная модель определяет характеристики фотодетектора (ФД), используемого в приемнике. При этом могут быть смоделированы приёмники двух типов: PIN и APD.
Квантовая эффективность dc может входить как значение или может быть рассчитана программой исходя из толщины слоя поглощения и коэффициента поглощения. Для непосредственного ввода квантовой эффективности необходимо установить параметр pd_Qemethod в defined. Для вычисления квантовой эффективности программой необходимо установить параметр pd_Qemethod в computed.
Квантовая эффективность вычисляется:
? (2.16)
где L - толщина слоя, α - коэффициент поглощения, Rf отражающая способность.
Чувствительность dc вычисляется:
, (2.17)
где е - заряд электрона, λ - длина волны входного оптического сигнала, h -постоянная Планка, с - скорость света в вакууме.
Частотная характеристика фотодетектора может быть учтена при расчёте переходной характеристики усилителя. Для этого необходимо установить параметр pd_detect в false. При необходимости частотная характеристика ФД может быть отделена от частотной характеристики усилителя. Для этого нужно установить параметр pd_detect в true и
определить тип переходной характеристики в параметре pd_modeltype. Это, например, может быть полезно, если фотодетектор непосредственно соединен с усилителем.
Частотная характеристика.
Собственная частотная характеристика ФД вычисляется:
,(2.18)
где времена жизни и пролета электрона даются 
и 
, Cp -паразитическая емкость фотодетектора, Rd - сопротивление нагрузки, Rs -сопротивление ряда и другие предварительно заданные параметры. Постоянные усиления или потерь могут быть также включены в передаточную характеристику приёмника установкой параметра pd_lossGain в значение, отличное от нуля.