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Optisystem中MatlabComponent模块的扩展应用

Optisystem中

Matlab Component模块的扩展应用

赵赞善 罗友宏 谢 娇中国移动通信集团海南有限公司

通过一个光相位调制器的实例,介绍利用Optisystem中Matlab Component组件联合Matlab实现用户自定

义光学组件的方法。对相位调制基本原理、相位调制器理论模型和实现模型的Matlab代码进行分析,介绍如何将用户自定义器件功能代码关联Matlab Component组件进行仿真,并利用自定义的相位调制器对理论分析进行验证。

光相位调制器 Optisystem Matlab

1 引言

Optisystem是Optiwave公司推出的一款光通信系统仿真设计软件,Optisystem可以帮助用户规划、测试和模拟传输层上所有的光纤系统,提供从组件到系统各个层面的传输层光通信系统设计和规划。Optisystem提供了大量有源和无源器件库,并支持用户将OptiAmplifier、OptiBPM、OptiGrating和OptiFiber等其他Optiwave软件工具集成。此外,Optisystem提供Matlab Component组件作为Matlab编程的接口,通过Matlab Component组件,用户可以利用Matlab编程实现自定义光学器件,联合Optisystem软件进行仿真,丰富Optisystem软件的器件库。

从式(3)可以看出,调制后光载波的瞬时频率在初始载波频率ωc基础上,随调制信号一介导数变化。为了观察相位调制效果,可以利用滤波器将光的相位变化转换成强度变化。如图1所示,假设调制信号为高斯脉冲,则光载波通过相位调制器后,瞬时频率以初始载波频率ωc为中心发生变化,变化曲线为高斯脉冲的一阶导数曲线。相位调制器对光的相位进行调制时,光的输出功率不变,利用滤波器透射特性与频率变化关系,将频率变化转换成光强度变化。

(3)

2 理论基础

2.1 光相位调制原理

载波的相位对其参考相位的偏离值与调制信号的瞬时值成比例变化的调制方式,称为相位调制。假设光载波频率为ωc,初始相位为常数φ0,调制信号为M(t),则光载波调制前和调制后的瞬时相位P1(

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t)和P2(

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t)可以分别表示为公式(1)和公式(2)。

Optisystem中MatlabComponent模块的扩展应用

(1) (2)

2.2 光相位调制的理论模型

在Optisystem中,对光信号的表示采用指数的形式,因此对于相位调制的数学表示也相应的改变。公式(4)为光相位调制器的传输函数:

Eout(t)=Ein(t) exp(j Δφ modulation(t))   (4)

其中,Ein(t)为相位调制器输入光信号,modulation(t)表示调制电信号,Eout(t)为相位调制器输出光信号,常数Δφ表示相位偏移系数。

2.3 Matlab代码分析

Matlab Component使用的Matlab文件一般包含创建输出端口信号结构、获取采样信号的数值和长度、对采样

其中常数K为调制系数,调制后光载波的瞬时频率

F(t)可以表示为公式(3)。

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