2022年光纤通信实验报告.pdf

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1、光纤通信实验报告OptiSystem 实验一、OptiSystem简介OptiSystem 就是一款创新的光通讯系统模拟软件包,它集设计、测试与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与 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与真实的器件与系统的分级定义。它的性能可以通过附加的用户器件库与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、器件模型与演示。 丰富的有源与无源器件库,包括实际的、波长相关的参数。参数扫描与优化允许用户研究特定的器件技术参数

2、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与宽带光网络的分析,从远距离通讯到 MANS 与 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、放大器与接收器的设计; 5.色散图设计 ; 6.不同接受模式下误码率 (BER)与系统代价 (Penalty)的评估 ; 7.放大系统的

3、BER 与连接预算计算。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。 () 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 frequencymode, 出现下拉菜单 ,选中 script。(2)在 value

4、 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 2 所示) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 光纤通信实验报告图 1 图 2 5.设置频谱分析仪属性选中图表点击右键 (如图 3),选中“component properties”,出现频谱分析仪的属性框(图 4)。保存设置点击OK 返回主窗口。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳

5、- - - - - - - - - -第 2 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 光纤通信实验报告图 3 图 4 6、运算在 File 中选中 Calculate进行运算。运算界面如下。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 光纤通信实验报告图 5 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 5、6) 图 6 实验 2 比较 NRZ 码与 RZ 码的带宽一、实验目的1、比较相同数据速率的NR

6、Z 码与 RZ 码的频谱图2、比较相同数据速率的NRZ 码与 RZ 码的带宽二、实验过程1、分别搭建发送NRZ 码、RZ 码电脉冲信号的系统 (如图):比特序列发生器、码型脉冲发生器、示波器、RF 射频频谱仪精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 光纤通信实验报告2、码序列为伪随机码 ,设置数据速率为10Gbps, 观察结果3、码序列为伪随机码 ,设置数据速率为40Gbps, 观察结果4、将两种情形同时搭建在一起比较三、实验结果10Gb

7、psNRZ码频谱图RZ 码测试系统10GbpsRZ码频谱图精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 光纤通信实验报告图 将两种情形同时比较的系统搭建码序列为伪随机码 ,设置数据速率为10Gbps 码序列为伪随机码 ,设置数据速率为40Gbps 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 18 页 - - - - - - - - - -

8、 光纤通信实验报告实验 3 比较数据速率不同的光脉冲的光谱一、实验目的1、比较数据速率不同的光脉冲信号的光谱2、了解调制速率对光谱宽度的影响二、实验过程1、搭建发送 Sech光脉冲的系统 (如图):比特序列发生器、光脉冲码型发生器、光示波器、光谱仪。选择光载波频率193、1THz。2、自定义光脉冲数据速率为10Gbps,观察结果3、自定义光脉冲数据速率为40Gbps,观察结果4、数据速率如果更低 ,结果会变化？三、实验总结测试系统精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 18 页 - -

9、 - - - - - - - - 光纤通信实验报告10Gbps光脉冲的光谱40Gbps光脉冲的光谱自定义光脉冲数据速率为10Gbps 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 光纤通信实验报告自定义光脉冲数据速率为40Gbps 实验 4 光源外调制光纤传输系统一、实验目的1、掌握光源外调制光纤传输系统的搭建与仿真二、实验过程1、如图所示2、光源选择连续光源 ,载波波长选择1550nm;调制器选择马赫 -曾德尔调制器 ;信号选伪随机码3、数

10、据速率 10Gbps或者 40Gbps,码型 NRZ 或者 RZ 码3、观察经过调制后的光谱与光源光谱的差别;观察传输后的结果。三、实验总结精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 光纤通信实验报告系统搭建经过调制后的光谱与光源光谱的差别实验 5 光纤传输系统性能测试:误码测试及眼图观察一、实验目的1、掌握传输系统性能测试的方法2、掌握误码分析仪、眼图分析手段二、实验过程1、采用实验 4 的系统 ,增加码分析仪、眼图分析仪2、数据设置如实

11、验4,观察的结果3、改变数据速率、改变传输距离,观察结果三、实验总结精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 光纤通信实验报告误码分析结果与眼图分析结果(传输 10km) 实验 6 脉冲在光纤中的传输一、实验目的1、研究光脉冲在光纤中的传输规律二、实验要求1、传输光纤为 G、652 光纤;工作波长选择 1550nm; 2、研究非啁啾高斯脉冲在G、652 光纤中的传输规律 ;研究啁啾参量对脉冲传输的影响 ; 3、 将高斯脉冲改为 sech

12、脉冲(双曲正割脉冲 ),其她参量不变 ,与高斯脉冲比较实验结果三、实验过程精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 光纤通信实验报告系统搭建*系统搭建简便方法 :直接从 OptiSystem 安装文件目录中调取直接从 OptiSystem安装文件目录 /Optiwave Software/Optisystem/samples/Optical fibers/ Combined effects of GVD and SPM Gaussian

13、 pulse propagation/ Gaussian_pulse_SPM_and_GVD 1、用户自定义比特序列发生器(User Defined Bit Sequence Generator) 参数设置 : 2、全局变量参数设置 :双击 Layout 中所搭建的系统空白的地方,将弹出变量参数设置图 ,将 Bit rate 设置为 40Gbps,即 40 000000000Bits/s,其她参数如下图所示。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 18 页 - - - - - - -

14、 - - - 光纤通信实验报告3、光纤色散设置为16、75ps/nm/km,长度自己定义。4、双击高斯脉冲发生器 ,设置工作波长设置为1550nm,并可进行啁啾参量设置。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 光纤通信实验报告5、实验结果输入脉冲波形与输出脉冲波形6、改变参量 ,比较实验结果 ,总结实验规律实验 7 利用色散补偿光纤进行色散补偿一、实验目的1、验证利用色散补偿光纤进行色散补偿的原理二、实验要求1、 传输光纤为 G、 6

15、52 光纤;工作波长选择 1550nm; 色散值为 D1=16、 75ps/nm/km;光纤长度自定义 L1 2、 根据传输光纤的长度 ,自定义设置色散补偿光纤的色散值D2 与长度 L2,观察色散补偿效果 ;验证获得最佳色散补偿效果时,应满足 D1L1+D2L2=0 。3、如果实现完全色散补偿的条件不满足,将出现过补偿或欠补偿现象。即如果色散补偿光纤长度过长、 色散过大 ,将出现过补偿现象 ;否则将出现欠补偿现象 ;请进行验证。三、实验过程实验结果 : 分别为初始脉冲 ,经过传输光纤后脉冲展宽的情形经过色散补偿光纤后的获得色散补偿的脉冲精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - -

16、 - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 光纤通信实验报告实验 8 光纤中的自相位调制效应一、实验目的1、验证高功率、窄脉冲在光纤中传输的自相位调制效应二、实验要求1、改变入射光脉冲的峰值功率、入射光脉冲的宽度、光纤长度、光纤色散等参量,观察光纤中的自相位调制效应的规律三、实验过程*系统搭建直接从 OptiSystem安装文件目录中调取 : 直接从 OptiSystem安装文件目录 /Optiwave Software/Optisystem/samples/Optical fibers/SPM

17、 induced spectral broadening/SPM_unchirped_Gaussian_pulse 结果示例 : 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 光纤通信实验报告光 纤 输 入 端 初 始 脉 冲 的 光 谱 , 与 通 过 光 纤 传 输 后 , 输 出 脉 冲 的 光 谱实验 9 光纤中的拉曼放大效应一、实验目的1、验证光纤中的拉曼放大效应二、实验要求1、改变泵浦光的功率、改变信号光的波长、信号光的入射功率

18、,观察拉曼放大的规律三、实验过程*系统搭建直接从 OptiSystem安装文件目录中调取 : 直接从 OptiSystem安装文件目录 /Optiwave Software/Optisystem/samples/Optical fibers/Scalar Raman amplification/Scalar Raman amplification 结果示例 : 输入光纤的泵浦光与信号光,与光纤输出端精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 18 页 - - - - - - - - -

19、- 光纤通信实验报告实验 10 光纤中的光孤子传输一、实验目的1、验证光纤中的形成光孤子的原理光纤中光孤子形成的条件就是,入射光脉冲为sech 波形,光脉冲峰值功率足够高 ,工作波长为光纤的反常色散区。当自相位调制效应与光纤的色散效应相平衡,将使得光脉冲传输过程中保持波形不变,尽管光纤有色散 ,光脉冲却不会发生展宽,这就就是基态光孤子。二、实验要求1、观察形成光孤子时 ,了解光脉冲的参数 ,光纤的参数 ;改变光纤长度观察脉冲波形; 2、了解什么就是基态光孤子、什么就是高阶光孤子;观察基态光孤子与高阶光孤子的传输有什么异同三、实验过程*系统搭建直接从 OptiSystem安装文件目录中调取 :

20、直接从 OptiSystem安装文件目录 /Optiwave Software/Optisystem/samples/Solitons and soliton systems/Solitons/Fundamental and higher order solitons/Fundamental and higher-order (N=2_&_N=3) solitons 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 17 页，共 18 页 - - - - - - - - - - 光纤通信实验报告输入光纤的初始光脉冲波形与经过光纤传输后的光脉冲波形精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 18 页，共 18 页 - - - - - - - - - -