【正文】 由于密集波分復(fù)用系統(tǒng)信道間隔很窄，當(dāng)信號(hào)功率過(guò)大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生諸位交叉相位調(diào)制瑞利散射等非線性效應(yīng)，因此發(fā)射功率為 0dBm 由于在波分復(fù)用系統(tǒng)中， NRZ 要比 RZ 更具有優(yōu)勢(shì)，因此我們采用 NRZ 調(diào)制格式。 圖 1 WDM系統(tǒng)的原理圖 WDM 系統(tǒng)的關(guān)鍵器件是復(fù)用和解復(fù)用器，這兩個(gè)器件的引入，開來(lái)了一定的損耗和由波長(zhǎng)選擇功能不完善而引起的復(fù)用信道間的串?dāng)_，在實(shí)際應(yīng)用中，需要將此情況考慮在內(nèi)。到接收端，經(jīng)過(guò)具有光波長(zhǎng)選擇的解復(fù)用器（分波器），將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分開，送到 N個(gè)光接收機(jī)接收。另外，傳輸信道中間還包括了諸如 EDFA、光纖等各種元器件。 8 個(gè)光發(fā)送機(jī)發(fā)送個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)按一定的間隔排列， 在復(fù)用器中復(fù)合在一起送入到傳輸光纖信道中。實(shí)際上即是一種波長(zhǎng)路由器，使某個(gè)波長(zhǎng)從指定的輸入端口到一個(gè)指定的輸出端口。 復(fù)用器 / 解復(fù)用器 （ MUX/DEMUX） 將多個(gè)光波長(zhǎng)信號(hào)耦合到一路信道中，或使混合的信號(hào)分離成單個(gè)波長(zhǎng)供光接 收機(jī)處理。在 WDM 系統(tǒng)的光接收機(jī)中，為了選擇所需的波長(zhǎng)一般都需依賴于其前端的可調(diào)諧濾波器。 濾波器 在 WDM 系統(tǒng)中進(jìn)行信道選擇，只讓特定波長(zhǎng)的光通過(guò)，并阻礙其它光波長(zhǎng)通過(guò)。 在 WDM 系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件一般包括： 光發(fā)射機(jī)、接收機(jī) 信號(hào)在發(fā)射端經(jīng)過(guò)光發(fā)射機(jī)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換、編碼并調(diào)制到特定的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，完成信號(hào)的調(diào)制。 34． 軟件開發(fā)工具包 ——使用 VC＋＋語(yǔ)言，按照器件庫(kù)中的范例可以創(chuàng)建用戶自己的器件庫(kù)，用 VC＋＋語(yǔ)言進(jìn)行添加和嵌入。 33． 報(bào)告生成器 ——以 HTML或者 RTF的格式生成完全的用戶定制的報(bào)告。 31．通道跟蹤 ——跟蹤一個(gè)通道地信號(hào)值，演示信號(hào)值變化的圖。 30．通道 ——很容易定義通過(guò)幾個(gè)器件的通道。 28．圖形窗口 ——提供從簡(jiǎn)單的單個(gè)掃描迭代曲線到三維數(shù)據(jù)的 3D 圖形的一系列圖表。 27．用戶界面 ——項(xiàng)目窗口中的同步符使得項(xiàng)目方案圖窗口中保持連貫性。將器件載入和保存為文件，使用戶可以使用自定義的工具。 26．庫(kù)管理器 ——啟動(dòng)和禁用系統(tǒng)庫(kù)來(lái)改善系統(tǒng) 存儲(chǔ)器 的使用。 25．功率預(yù)算計(jì)算 ——在計(jì)算后，為每個(gè)器件端口的每個(gè)信號(hào)預(yù)測(cè)信號(hào)功率、噪聲和 OSNR。 24．信號(hào)庫(kù) ——數(shù)字化傳播噪聲從電信號(hào)中分離出來(lái)了。 圖形演示 、 OSA 頻譜、示波器和眼圖 、 探針和 可視化工具 列出信號(hào)功率、增益、噪聲系數(shù)和 OSNR 、 眼圖中超過(guò) 70次的測(cè)量 、 圖形生成工具可以對(duì)任何參數(shù)掃描的任意結(jié)果進(jìn)行比較 、 直觀的圖形管理器使用戶可以畫出設(shè)計(jì)中使用的幾乎所用的參數(shù)的曲線 、 生成的圖形組尺寸可變、視角可變換，并將這 些視圖轉(zhuǎn)變成可以保存和重新使用的結(jié)果方案圖 、 將復(fù)合圖合并成 3D 圖 OptiSystem 的改進(jìn)這個(gè)軟件的新特性更好的滿足光系統(tǒng)和器件設(shè)計(jì)者的需要，并且反映了Optiwave于客戶之間緊密的聯(lián)系。每個(gè) OptiSystem 方案文件可以包含足夠多的設(shè)計(jì)版本。因此，一個(gè) OSA 或 WDM 分析儀可以加在相同的監(jiān)視器上，一旦一個(gè)計(jì)算完成，就不需要再次運(yùn)算。 22． 觀察儀 ——客戶可以在任何器件使用 觀察儀來(lái)打開端口數(shù)據(jù)監(jiān)視器，并且存取結(jié)果。偏振器件 環(huán)形器 分波器 調(diào)制器 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。循環(huán) ∕環(huán)形元件 陣列波導(dǎo)光柵 20． 網(wǎng)絡(luò)器件 ——復(fù)用器 ∕解復(fù)用器 電濾波器件的內(nèi)部庫(kù)包括實(shí)際的、頻率相關(guān)的參數(shù)。如果噪聲用概率密度函數(shù)（ PSD）來(lái)描述， PIN 或者 APD 將采用基于高斯近似的 準(zhǔn)分析模型來(lái)計(jì) 算噪聲的作用。通過(guò)利用半導(dǎo)體激光器的多功能特性，可以完成放大和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。 18． 光放大器 ——EDFA 和拉曼放大器已經(jīng)成為 光纖網(wǎng)絡(luò) 所需的器件，從WDM 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)器到 CATV 接線放大器，都有著廣泛的應(yīng)用。對(duì)于任意的 WDM 信號(hào)， OptiSystem采用一種非線性色散傳播的單模光纖模型，用以說(shuō)明信號(hào)的振幅和相位受影響的現(xiàn)象和效 果。對(duì)于隨即數(shù)字發(fā)生器，編碼器和比特序列產(chǎn)生器允許用戶在不同的調(diào)制模式和算法之間進(jìn)行選擇。使用 OptiSystem，用戶可以輸入測(cè)量過(guò)的數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估速率方程所需的那些參數(shù)。 16． 發(fā)射器 ——發(fā)射器件庫(kù)包括了所有與光信號(hào)產(chǎn)生和編碼相關(guān)的器件，例如半導(dǎo)體激光器、調(diào)制器、編碼器和比特序列發(fā)生器等。OptiSystem 也能優(yōu)化任何參數(shù)，使任何結(jié)果最大或者最小，或者搜尋目標(biāo)結(jié)果。生成的圖形組成大小可調(diào)、可以移動(dòng)的圖形窗口，這些窗口可以形成一個(gè)可以保存和重新使用的結(jié)果圖。根據(jù)可利用的計(jì)算資源，用戶可以控制線程的數(shù)目，加速計(jì)算的過(guò)程。這就允許用戶可以比較這些設(shè)計(jì)。每個(gè)方案文件包含多個(gè)設(shè)計(jì)版本。 CIDF 域使用運(yùn)行調(diào)度法、支持條件、數(shù)據(jù)相關(guān) 迭代 和真循環(huán)。 11．狀態(tài)技術(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)流 ——計(jì)算調(diào)度程序根據(jù)選擇的數(shù)據(jù)流模式，通過(guò)確定器件模塊的執(zhí)行等級(jí)來(lái)控制模擬過(guò)程。 9． 自 定義器件 ——用戶可以基于子系統(tǒng)和自定義庫(kù)，或者利用諸如 Matlab之類的第三方軟件工具來(lái)聯(lián)合模擬，來(lái)創(chuàng)建新的器件。 8． 用子系統(tǒng)分級(jí)模擬 ——為了使模擬工具靈活和有效，那么在系統(tǒng)級(jí)、子系統(tǒng)級(jí)和器件級(jí)等不同層次上，提供模型就是必需的。這就使用戶可以在模擬完成后直接處理，而不必重新計(jì)算。信號(hào)功率、增益、噪聲 系數(shù)以及 OSNR 也包含在 WDM分析工具中。 5． 質(zhì)量和性能的算法 ——為了預(yù)測(cè)系統(tǒng)性能， OptiSystem 將采用分析法，或者對(duì)于受中間信號(hào)串?dāng)_和噪聲所限制的系統(tǒng)采用半分析技術(shù)，分別計(jì)算出諸如BER 和 Q 因子等參數(shù)。 4． 混合信號(hào)表示 ——在器件庫(kù)中，對(duì)于光信號(hào)和電信號(hào)， OptiSystem 處理混合信號(hào)格式。 2. 器件測(cè)量 ——OptiSystem能讓用戶進(jìn)入那些可以從實(shí)際的 器件中測(cè)量的參數(shù)。 1． 器件庫(kù) ——為了完全發(fā)揮效率，器件模塊應(yīng)該再現(xiàn)真實(shí)器件的實(shí)際的性能，確定由于選擇精度和效率引起的影響。 獨(dú)特優(yōu)勢(shì) 相比于其他的光仿真軟件， Optisystem 有著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)： (1) 提供全面的系統(tǒng)性能洞察 (2) 評(píng)估參量靈敏度以輔助設(shè)計(jì)容差規(guī)格 (3) 為潛在客戶真實(shí)呈現(xiàn)設(shè)計(jì)選項(xiàng)和細(xì)節(jié) (4) 為廣泛的系統(tǒng)特征參數(shù)的設(shè)定提供簡(jiǎn)單接口 (5) 提供自動(dòng)參數(shù)掃描和優(yōu)化 (6) 結(jié)合廣泛應(yīng)用的 Optiwave 產(chǎn)品 應(yīng)用領(lǐng)域 OptiSystem 為不斷演化的光子市場(chǎng)提供功能強(qiáng)大容易使用的光系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具，滿足研發(fā)科學(xué)家、光通訊工程師、系統(tǒng)管理員、學(xué)生及各類其它用戶的需要。 在成本效力和生產(chǎn)效率對(duì)于成功至關(guān)重要的光通訊工業(yè)里，獲獎(jiǎng)軟件 OptiSystem 可以在光通訊系統(tǒng)、連接和元件的設(shè)計(jì)中最小化時(shí)間需要和降低成本。巨大的有源和無(wú)源器件的庫(kù)包括實(shí)際的、 波長(zhǎng)相關(guān)的參數(shù)。它的性能可以通過(guò)附加的用戶器件庫(kù)和完整的界面進(jìn)行擴(kuò)展，而成為一系列廣泛使用的工具。 OptiSystem(光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件 )是一款創(chuàng)新的光通訊系統(tǒng)模擬 軟件包 ，它集設(shè)計(jì)、測(cè)試和優(yōu)化各種類型寬帶 光網(wǎng)絡(luò) 物理層 的虛擬光連接等功能于一身，從長(zhǎng)距離通訊系統(tǒng)到 LANS 和 MANS 都使用。這些系統(tǒng)通常包含多個(gè)信號(hào)通道、不同的 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 、非線性器 件和非高斯噪聲源，對(duì)它們的設(shè)計(jì)和分析是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜和需要高強(qiáng)度勞動(dòng)的。光纖非線性一般很難補(bǔ)償，所以在實(shí)際的工程中，要合理設(shè)置入纖功率，盡量使用分布反饋光放大器，同時(shí)結(jié)合色散管理，最大限度地降低非線性效應(yīng) [10]。 非線性效應(yīng) 光纖的非線性效應(yīng)包括受激拉曼散射（ SRS）、受激布里淵散射（ SBS）、交叉相位調(diào)制（ XPM）以及四波混頻（ FWM）等。 色散是目前光纖通信系統(tǒng)中最大的限制性因素，它限制了 系統(tǒng)的帶寬和距離，尤其是長(zhǎng)距離通信，因此對(duì)色散進(jìn)行補(bǔ)償是必不可少的 [9]。目前，對(duì) EDFA 的優(yōu)化主要是：放大增益平坦化動(dòng)態(tài)增益均衡寬帶 EDFA 等分布式光纖拉曼放大器（ DRA）利用系統(tǒng)中的傳輸光纖作為它的增益介質(zhì)，泵浦波長(zhǎng)決定其增益頻譜，而與摻雜物的能級(jí)電平無(wú)關(guān)，所以只要泵浦波長(zhǎng)合適，就可以在任意波長(zhǎng)獲得信號(hào)的光增益。 ? ?? ?outinn SNRSNRF ? （ ） （ SNR） in 是光放大前的信噪比，（ SNR） out 表示放大后光電流信噪比。增益是對(duì)放大器對(duì)信號(hào)的放大能力的一個(gè)衡量參數(shù)，定義為輸出信號(hào)功率與輸入信號(hào)功率之比，即 ? ? )lg10inoutppdBG ? （ ） Pout 是輸出信號(hào)功率， Pin 是輸入信號(hào)功率。對(duì)于兩能級(jí)系統(tǒng)增益介質(zhì)模型，增益系數(shù)可以表示成： sppTwwgwg????? 2200)(1)( （ ） 它表示有源區(qū)單長(zhǎng)度獲得的增益，單位是 1/m。下文具體給出： 光放大技術(shù) 由于各種損耗因素的存在，因此對(duì)系統(tǒng)信號(hào)的放大是必不可少的?，F(xiàn)在 WDM 技術(shù)還是基于點(diǎn)到點(diǎn)的方式，但點(diǎn)到點(diǎn)的 WDM 技術(shù)作為全光網(wǎng)通訊的第一步，也是最重要的一步，它的應(yīng)用和實(shí)踐對(duì)于全光網(wǎng)的發(fā)展具有十分重要的意義 [7]。 WDM 是一種在光域上的復(fù)用技術(shù)，形成一個(gè)光層的網(wǎng)絡(luò)既 “全光網(wǎng) ”，將是光通訊的最高階段。按照通道間隔的不同， WDM 可以細(xì)分為 CWDM(稀疏波分復(fù)用 )和 DWDM(密集波分復(fù)用 )。 WDM 系統(tǒng)采用的波長(zhǎng)都是不同的，也就是特定標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，為了區(qū)別于 SDH 系統(tǒng)普通波長(zhǎng)，有時(shí)又稱為彩色光接口，而稱普通光系統(tǒng)的光接口為 “白色光口 ”或 “白光口 ”。 WDM 本質(zhì)上是光域上的頻分復(fù)用 FDM 技術(shù)。 波分復(fù)用 (WDM)是將兩種或多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào) (攜帶各種信息 )在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器 (亦稱合波器， Multiplexer)匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)；在接收端，經(jīng)解復(fù)用器 (亦稱分波器或稱去復(fù)用器，Demultiplexer)將各種波長(zhǎng)的光載波分離，然后由光接收機(jī)作進(jìn)一步處理以恢復(fù)原信號(hào)。 DWDM 可以支持 150多束不同波長(zhǎng)的光波同時(shí)傳輸，每束光波最高達(dá)到 10Gb/s 的 數(shù)據(jù)傳輸率 。 WDM 能使電話公司和其他運(yùn)營(yíng)商的現(xiàn)有光纖基礎(chǔ)設(shè)施容量大增。 WDM技術(shù)簡(jiǎn)介 WDM（ Wavelength Division Multiplexing，波分多路復(fù)用）是利用多個(gè)激光器在單條光纖上同時(shí)發(fā)送多束不同波長(zhǎng)激光的技術(shù)。 通信的發(fā)展過(guò)程是以不斷提高 載波頻率 來(lái)擴(kuò)大通信容量的過(guò)程，光頻作為載頻已達(dá)通信載波的上限，因?yàn)楣馐且环N頻率極高的電磁波，因此用光作為載波進(jìn)行通信容量極大，是過(guò)去通信方式的千百倍，具有極大的吸引力，光通信是人們?cè)缇妥非蟮哪繕?biāo)，也是通信發(fā)展的必然方向。 光纖通信的誕生和發(fā)展是 電信 史上的一次重要革命與 衛(wèi)星通信 、 移動(dòng)通信 并列為 20世紀(jì) 90年代的技術(shù) [5]。采用光纖通信是通信史上的重大變革，美、日、英、法等 20多個(gè)國(guó)家已宣布不再建設(shè)電纜 通信線路 ，而致力于發(fā)展光纖通信。 光纖通信的原理是：在發(fā)送端首先要把傳送的信息（如話音）變成電信號(hào)，然后調(diào)制到 激光器 發(fā)出的激光束上，使光的強(qiáng)度隨電信號(hào)的幅度（頻率）變化而變化，并通過(guò)光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測(cè)器收到光信號(hào)后把它變換成電信號(hào)，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學(xué)特性進(jìn)行分類外，在應(yīng)用中，光纖常按用途進(jìn)行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖 [4]。光纖通信是以 光波 作為 信息載體 ，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。 本文研究的是基于 Optisystem 軟件的 WDM 仿真，首先分析和設(shè)置元件參數(shù)，然后通過(guò)軟件畫出原理圖，再進(jìn)行仿真，最后分析仿真圖譜來(lái)驗(yàn)證波分復(fù)用的原理，以便為以后 WDM 工程提供理論依據(jù)。從發(fā)展的角度看，今后全光技術(shù)的發(fā)展可能表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面： （ 1） 光分插復(fù)用器（ OADM）； （ 2） 光交叉連接設(shè)備； （ 3） 可變波長(zhǎng)激光器； （ 4） 全光再生器； 目前最引人矚目的 WDM 全光通信，它是在傳送網(wǎng)中加上光層，在光上進(jìn)行交叉連接和分叉復(fù)用，從而減 輕電交換節(jié)點(diǎn)的壓力，大大提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量和機(jī)電的吞吐容量，成為網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的首選方案，這也是當(dāng)前光纖通信的研究熱點(diǎn)。最后，由于沒(méi)有光放大器，波長(zhǎng)數(shù)的增加和擴(kuò)展也不再受光放大器頻帶 的限制，容許使用波 長(zhǎng)間隔較寬、波長(zhǎng)精度和穩(wěn)定度要求較低的光源、合波器、分波器和其他元件，使元器件，特別是無(wú)源器件的成本大幅度下降，從而降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本。由于沒(méi)有光放大器，也就不需要任何形式的通路均衡，從而減少了分波器和合波器的復(fù)雜性，也不會(huì)遭受與光放大器有關(guān)的非線性損傷。低成本是城域網(wǎng) WDM 系統(tǒng)最重要的特點(diǎn)，按每波長(zhǎng)計(jì)其成本必須明顯低于長(zhǎng)途網(wǎng)用的WDM 系統(tǒng)。 隨著光纖技術(shù)的進(jìn)步和業(yè)務(wù)的發(fā)展， WDM 技術(shù)正從長(zhǎng)途傳輸領(lǐng)域向城域網(wǎng)領(lǐng)域擴(kuò)展。 波分復(fù)用 (WDM