基于OptiSystem的光纤通信系统的仿真与分析

雒明世 郑圆圆

摘  要：在光纤通信系统向着更大容量、更快速度的发展过程中，应用OptiSystem软件对光纤通信系统进行仿真，是在不浪费光纤资源的情况下十分便利的一种手段。文章主要是分析元件及传输特性参数对光纤通信系统性能的影响，并运用OptiSystem软件对光纤通信系统进行仿真，将仿真结果与理论进行对比，进而研究系统性能。

关键词：光纤通信系统;OptiSystem仿真;眼图分析

中图分类号：TN929.11      文献标志码：A         文章編号：2095-2945（2020）34-0020-02

Abstract： In the process of the development of optical fiber communication systems towards greater capacity and faster speed， the use of OptiSystem software to simulate optical fiber communication system is a very convenient method without wasting optical fiber resources. This paper mainly analyzes the influence of components and transmission characteristic parameters on the performance of optical fiber communication system， and uses OptiSystem software to simulate the optical fiber communication system， compares the simulation results with the theory， and then studies the system performance.

Keywords： optical fiber communication system; OptiSystem simulation; eye diagrams analysis

光纤通信是现代通信网的核心技术之一，如今全世界的光纤通信行业都在高速发展。Optisystem软件是一种帮助研究人员有效分析光通信系统的工具，它主要是利用搭建仿真模型代替实际中构建系统模型以评估系统性能，搭建系统模型如图1所示。

1 光源对系统性能影响的仿真分析

光纤通信系统中，光源作为光发射机的核心设备，作用是将电信号转换为光信号。在光源中，输出光功率影响系统的传输距离，输出光功率小，信号传输的距离短，而输出光功率太大，会引起光纤非线性效应[1]。

分析输出光功率对系统的影响，仿真结果如图2、图3、图4所示。

可以看出，增加输出光功率，眼图线迹变细，形状变端正，失真变小，系统性能变好。即输出光功率越大，系统性能越好，反之系统性能则越差。

2 光纤的损耗系数对通信系统性能的影响

损耗系数影响光纤损耗，即影响系统性能，先分析损耗系数如何影响系统性能，仿真结果如图5、图6、图7所示。

依据眼图的观察方法，增加衰减系数，眼图线迹变粗，信号失真变大，系统性能变差。因此，在传输距离、色散系数恒定的情况下，系统的性能受衰减系数影响，衰减系数越小，光纤通信的性能越好，反之系统性能则越差。

3 光纤的色散系数对通信系统性能的影响

分析色散系数对光纤通信系统的性能影响，仿真结果如图8、图9和图10所示。

色散对光纤通信系统的危害很大，影响系统性能[2]。依据眼图的观察方法，对比图8、图9和图10可以发现，增大色散系数，眼图的线迹变粗，信号失真变大，系统性能变差，反之系统性能变好。

4 光电检测器对系统性能影响的仿真分析

光电检测器是接收系统的重要组成部分，对系统性能的优劣有着至关重要的影响[3]。

仿真结果如图11和图12所示：

一般来说，APD适合用来接收灵敏度较高的长距离和高速率通信系统;PIN适用于中、短距离和中、低系统速率系统[4]。依据眼图的观察方法，图12的线迹更细，可以推出此系统中，使用PIN光电检测器的系统性能更加优越。

5 结束语

由以上的仿真结果可知，改变元件或者光纤传输参数如色散系数、损耗系数等，可以改变系统的性能。因此在实际应用中需要提高系统性能时，可以借鉴这些结论，选择适合的元件及参数，为建立性能良好的光纤通信系统设计提供参考思路。

参考文献：

[1]顾畹仪，李国瑞.光纤通信系统（修订版）[M].北京：北京邮电大学出版社，2006.

[2]延凤平，裴丽，宁提纲.光纤通信系统[M].北京：科学出版社，2006.

[3]王金梅.光纤通信系统仿真[J].光纤与电缆及其应用技术，2001，1（2）：26-28.

[4]崔艳玲.新型光子晶体光纤的色散特性和带隙特性研究[D].燕山大学，2010.