使用Optisystem设计光波分复用系统-2006-9-25.doc

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1、光波分复用系统（WDMSystems）设计1光波分复用系统简介光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原，这种复用技术不仅适用于单模或多模光纤通信系统，同时也适用于单向或双向传输。波分复用系统的工作波长可以从0.8μm到1.7μm，由此可见，它可以适用于所有低衰减、低色散窗口，这样可以充分利用现有的光纤通信线路，提高通信能力，满足急剧增长的业务需求。1.1光波

2、分复用系统的结构光波分复用系统一般有单向和双向两种结构，这里出一个单向8信道WDM点-点通信系统的示意图5.1。N个光发送机发送N个不同波长的光信号按一定的间隔排列，在复用器（MUX）中复合在一起送入到传输光纤信道中。在光接收机端，这N个波长光信号由解复用器（DEMUX）分离后送到相应的可调谐的光接收机。传输信道中间包括了诸如EDFA、光纤等各种元件。图1.1点-点的8信道WDM系统1.2WDM光通信结构组成如图1.1所示，一般在WDM系统中的关键组件包括：（1）滤波器：在WDM系统中进行信道选择，只让特定波长的光通过，并组织其他光

3、波长通过。可调谐光滤波器能从众多的波长中选出某个波长让其通过。在WDM系统的光接收机中，为了选择所需的波长，一般都需依赖于其前端的可调谐滤波器。要求其有宽的谱宽以传输需要的全部信号谱成分，且带宽要窄以减小信道间隔。（2）复用器/解复用器（MUX/DEMUX）：将多个光波长信号耦合到一路信道中，或使混合的信号分离成单个波长供光接收机处理。一般，复用/解复用器都可以进行互易，其结构基本是相同的。实际上即是一种波长路由器，使某个波长从指定的输入端口到一个指定的输出端口。2波分复用系统（WDM）模型设计案例：阵列波导光栅波分复用器（AWG）

4、的设计分析2.1设计目的使用OptiSystem模拟仿真AWG波分复用系统，检测其波长选择性能。2.2原理简介阵列波导光栅（AWG：ArrayedWaveguideGrating）波分复用器由输入输出波导、两个N´N平面波导星形耦合器及AWG构成，集成制造在Si或InP衬底上，该复用器的核心是AWG，它是一系列规则排列的波导，相邻波导间有一恒定的光程差ΔL，对波长为λ的信号，每个波导中产生一个相对相移2πΔL/λ，因此AWG相当于一个相位光栅，所以可以进行波长选择。N´N平面波导星形耦合器将所有输入波导中的光辐射到中间的自由空间区域

5、，然后再将它们耦合到所有的输出波导中。自由空间区域的形状用天线理论和傅立叶光学原理设计。在AWG波分复用器中，输入光信号先辐射进第一个平面波导区，然后激励阵列波导，传输通过阵列波导后，光束在第二个平面波导区的焦点上产生相长性干涉，焦点位置决定于信号波长λ，结果在特定的端口输出。当波长不同时，焦点位置不同，输出的端口也不同。2.3模型设计布局图图2.1AWGWDM系统设计布局图上图2.1为阵列波导光栅波分复用器。其设计主要调用了由OptiBPM提供的WDM_Phasar设计的AWG元件。运行编译后，我们可以使用OSA直接观察从AWG解

6、复用出来的各个信道信号。图2.2AWG信道1的谱图而AWG的各信道透射谱可得到，如图2.3所示，从中我们可以了解到AWG波分复用器的性能。