optisystem实验报告
光纤通信仿真实验
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optisystem实验
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。
光纤软件实验报告
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。
40G单模光纤的单模光纤传输系统实验报告
计算机辅助光电系统设计报告设计题目：40G单模光纤的单信道传输系统设计专业班级：科技1001班姓名：何宁宁学号：05102033（33）指导教师：谢东华时间：2013-6-27一、题目：40G单模光纤的单信道传输系统二、设计要求：利用Optisystem软件仿真该单信道传输系统三、设计目的：在40G高速光纤通信系统中，最重要，也是最主要的问题就是系统中产生的线性色散问题，所以我们希望通过Optisystem模型的建立，对真实情况下色散的问题进行模拟和解决，以期在实际应用中选择并达到最佳通信质量和性能。
四.、设计原理：在对40Gb/s码率单模光纤中的非归零型（NRZ）的传输过程中需考虑到：群速度色散、非线性效应导致的自相位调制、线性损耗、集噪声的周期性放大等。
五、针对NRZ型调制的布局设计图：一些全局参数如下：软件仿真：低通Bessel电滤波器的截止频率为0.75*Bit Rate这里使用Optisystem提供的理想EDFA作为增益补偿器，经过EDFA后，单模光纤的增益为10dB，噪声为6dB。
（DCF中相应的数值为5dB和6dB）用误码率分析仪眼图仿真结果如下：上图为NRZ型的高色散光纤的40G系统，传输距离为240KM（4Loop*(10km+50km)），根据分析仪的眼图，再输入功率为1.25mw处，最大影响因子Q具有最佳值。
40Gb/s系统，传输距离为240km是的Max Q和输入能量曲线：由上图可见，在低输入功率系统中，影响系统性能的主要因素为积累噪声放大效应，而在高输入功率阶段，传出距离则由于自相位调制而大幅度减小。
从以上分析可得到在不同输入功率时，系统性能，例如传输距离的大小有不同权重的因素所导致，这为我们在具体应用中提供了良好的分析方向和优化工具。
六、实验小结：经过这次的开放性试验，我已经基本掌握Optisystem软件的应用，而且了解了软件中各个器件的应用，工作原理，并利用此软件进行各种传输系统的设计。
optisystem实验报告.pdf
optisystem实验报告.pdfOptisystem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。
光电实验报告：波分复用系统的设计(Optisystem)
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.。
掺铒光纤放大器实验
实验十二掺铒光纤放大器实验实验目的：1. 理解掺铒光纤放大的原理；2. 学习Optisystem 软件的使用;3. 加深对光放大技术的认识。
实验仪器：1. Optisystem 软件实验原理：1. EDFA 的概念EDFA 采用掺铒离子单模光纤为增益介质，在泵浦光作用下产生粒子数反转，在信号光 诱导下实现受激辐射放大。
1530nm-i 570nm980nm or」信号光与波长较其为短的光波 （泵浦光）同沿光纤传输，泵浦光的能量被光纤中的稀土元素离子吸收而使其跃迁至更高能级，并可通过能级间的受激发射转移为信号光的能量。
信号光沿光纤长度得到放大，泵浦光沿光纤长度不断衰减。
泵浦波长可以是 520、650、800、980、1480nm,波长短于980nm 的泵浦效率低，因而 通常采用980和1480nmAmplified output signalFiber containing9ft0nm 畢态H80uin■ • ■ ■■2. 掺铒光纤放大器的基本结构Er-DOPED FIBER AMPLIFIER掺铒光纤：当一定的泵浦光注入到掺铒光纤中时， 从低能级被激发到高能级上，由于在高能级上的寿命很短，很快以非辐射跃迁形式到较低能级上， 并在该能级和低能级间形成粒子数反转分布。
半导体泵浦二极管：为信号放大提供足够的能量，使物质达到粒子数反转。
波分复用耦合器：将信号光和泵浦光合路进入掺铒光纤中。
光隔离器：使光传输具有单向性，放大器不受发射光影响，保证稳定工作。
EDFA 勺三种泵浦方式进行比较 ：同向泵浦（前向泵浦）型：好的噪声性能 反向泵浦（后向泵浦）型：输出信号功率高 双向泵浦型：输出信号功率比单泵浦源高3dB,且放大特性与信号传输方向无关实验内容：增益G 是描述光放大器对信号放大能力的参数。
定义为：pG （dB ） 1Olog 10 s,outFs,inG 与光放大器的泵浦功率、掺杂光纤的参数和输入光信号有很复杂的关系。
光纤通信实验报告
OptiSystem实验一、OptiSystem简介OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS 和MANS都适用。
OptiSystem有一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，并具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。
它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，从而成为一系列广泛使用的工具。
全面的图形用户界面提供光子器件设计、器件模型和演示。
丰富的有源和无源器件库，包括实际的、波长相关的参数。
参数扫描和优化允许用户研究特定的器件技术参数对系统性能的影响。
OptiSystem满足了急速发展的光子市场对于一个强有力而易于使用的光系统设计工具的需求，深受系统设计者、光通信工程师、研究人员的青睐。
OptiSystem软件允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析，从远距离通讯到MANS和LANS都适用。
它可广泛应用下列场合：1．物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计；2．CATV或者TDM⁄WDM网络设计；3．SONET⁄SDH的环形设计；4．传输装置、信道、放大器和接收器的设计；5．色散图设计；6．不同接受模式下误码率（BER）和系统代价（Penalty）的评估；7．放大系统的BER和连接预算计算。
实验1 OptiSystem快速入门：以“激光外调制”为例一、实验目的1、掌握软件的简单操作2、了解软件的元件库3、掌握建立新的project（新的工作界面）4、掌握搭建系统：将元件从元件库中拖入project、连线、搭建系统5、掌握设置参数6、掌握软件的运行、观察结果、导出数据二、实验过程1.建立一个新文件。
（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1所示）4．设置连续波激光器参数。
（1）点击frequency>mode, 出现下拉菜单，选中script。
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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。
c.把CW Laser输出端口和Mach-Zehnder Modulator的输入端口连接。
如图所示：观察结果：1、从Component Library选择Default > Visualizer Library > Electrical.2、把Oscilloscope Visualizer拖到Main layout3、从Component Library选择Default > Visualizer Library > Optical.4、把Optical Spectrum Analyzer拖到Main layout.5、把Optical Time Domain Visualizer拖到Main layout6、然后连接如下图所示：把监控器连接到一个端口：1、从Layout Tools工具条选择Monitor Tool.指针变成监控器工具的形状2、点击CW Laser输出端口3、取消监控器工具在Layout Tools工具栏点击Layout tool.监控器保存了激光器的输出信号。
元件参数：1、查看和编辑元件参数：（1）在Main layout双击CW Laser. CW Laser Properties对话框出现，如图所示：（2）单击单元格旁边的频率模式，一个下拉列表出现；（3）在下拉列表选Script；(4)在Frequency.后点击Value单元格；（5）在Parameter Script Editor对话框打字：193.1+0.1(6)点击Evaluate和OK；（7）点击Evaluate Script.（8）点击OK保存设置并返回Main layout2、查看观察仪参数步骤：（1）在Main layout选择子系统然后右击Optical Spectrum Analyzer.一个菜单出现：（2）在菜单中选择Component Properties. Optical Spectrum Analyzer Properties对话框出现：(3)点击OK保存设置，并返回Main layout.3、运行模拟：（1）从File菜单中选择Calculate，OptiSystem Calculations对话框出现：（2）点运行开始模拟4、保存仿真结果：（1）计算完毕后，从Tools菜单选择Options.Options对话框出现：（2）选择Save Monitor Data然后点击Save.（3）选择File > Calculate.（4）从OptiSystem Calculations对话框点击Run开始仿真；（5）计算结束后选择File > Save As.（6）File > Save As.对话框出现：5、用监控仪显示结果双击一个监控仪来观察仿真产生的图像和解果。
（1）Oscilloscope双击Oscilloscope Visualizer，对话框出现：（2）Optical Spectrum Analyzer双击Optical Spectrum Analyzer.，对话框出现：（3）Optical Time Domain Visualizer双击Optical Time Domain Visualizer，对话框出现：6、Info-Window（1）双击一个监控仪观察图像，在图像里任意处右击，在出现的工具箱中选择Info工具或点击Graph Menu按钮Info-Window出现在图像后面7、缩放、平移和跟踪工具（1）放大成图双击Optical Spectrum Analyzer.来观察它的图；打开Info-Window，在图像中任意地方右击，在出现的工具箱中选Zoom工具或点击Graph Menu选Zoom.把指针移到你想所放的地方，在Info-Window中出现指针坐标双击图像中任意地方可以还原原图。
（2）平移图像双击Optical Spectrum Analyzer.来观察它的图；打开Info-Window，在图像中任意地方右击，在出现的工具箱中选Pan工具或点击Graph Menu选Pan工具。
用Pan工具移动图像以及看图像的某一部分。
（3）追踪图像双击Optical Spectrum Analyzer.来观察它的图；打开Info-Window，在图像中任意地方右击，在出现的工具箱中选工具Trace工具或点击Graph Menu选Trace工具在图像内任意地方点击，X和Y的线坐标出现，移动X和Y坐标线图上的曲线的位置，你要查看的坐标。
光标和示踪的坐标显示在信息，窗口。
8、保存图像（1）从图标菜单按钮选Export Data.Data Table对话框出现，（2）在X Values column选你想看的那一点（3）把数据保存成文本形式，选择Export Data,点击Export Curve。
Save As对话框出现：（4）选你想存放在的文件夹（5）给这个文件打个名字，点保存。
（6）点OK返回图像。
Lesson2实验目的：本课介绍如何创建一个子系统，采用外部调制激光子系统从第1课发射机- 外部调制激光器。
您将熟悉子系统和组件库。
载入一个样本文件1、从“文件”菜单中选“打开”2、从你装这个软件的文件夹中一次选Optiwave Software >OptiSystem 3.0 >samples > Lesson 1.osd建一个子系统1、在Main layout选择你想包括在子系统里的元件，在你选择的元件上会出现一个框。
2、右键，选择Create Subsystem看子系统的内部1、选择子系统点右键，选Look Inside.2、右键子系统选择Close Subsystem关闭子系统并返回Main layout；点击MainLayout 标签可以不关闭子系统而回到Main Layout窗口。
建一个子系统输出端口1、选子系统方框，右键，选Look Inside.，这个子系统就打开了2、从Layout Tools工具栏，选择Draw – Output Port Tool.33、将光标放在的地方的子系统边缘，移到你想弄输出端口的位置。
4、点击一下，这个端口就建好了。
将一个元件的输出端口和一个子系统的输出端口连接1、从Layout Tools toolbar选Layout Tool，指针变成Layout Tool.2、点击Mach-Zehnder的输出端口，指针变成线状。
然后连起来即可。
如图：改变端口的位置1、Main layout双击子系统端口，或在子系统里双击端口，Port Properties对话框出现，如图：2、选择你想把端口移到哪：•Top•Bottom•Left•Right3移动滑块来确定位置4点击OK.，回到Main layout改子系统的名字1、在Main layout双击子系统，Subsystem Properties对话框出现2、在Label区打字External Modulated Transmitter，如图：点击OK。
加子系统图标：双击External Modulated Transmitter玻璃框，在Subsystem Representation.后面点击Value 单元格，出现一个下拉菜单，选User Image.在Image Filename后面点Value单元格，点击有三个点的图标，Open对话框出现，选择你想用作子系统图标的图，点open，点OK.给子系统加一个全局参数步骤：双击External Modulated Transmitter子系统，External Modulated Transmitter Properties对话框出现，点Add Param，则Add Parameter对话框出现，如图：打字：•Name: Frequency•Type: floating-point•Category: Main•Minimum value: 100•Maximum value: 200•Current value: 193.1•Units: THz然后点Add，则Frequency参数已经加进去。
再点击Add Param.则Add Parameter对话框出现，打字：•Name: Power•Type: floating-point•Category: Main•Minimum value: -100•Maximum value: 30•Current value: 0•Units: dBm点Add，则Power参数加进去了。
使用全局参数1、右击External Modulated Transmitter子系统，一个菜单出现2、选Look inside.3、双击CW Laser.则CW Laser Properties对话框出现。