Photonics – Chinese

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关于INTERCONNECT仿真不同频率间的色散时延问题

    • 1692904734
      Subscriber

      老师,您好。我最近在INTERCONNCET中仿真不同的光输出频率下,数据因为光纤色散导致的时延问题。主要是前端利用1549nm1550nm1551nm三个CWL产生不同频率的光源输出,并被AM调制成电信号数据所输入的波形(每20ps对应一个输入,一共仿真20个数据)。调制的光信号送入后端线性光纤中,定义其色散为20ps/nm/km,长度为1km,因此三个输入频率在时域输出应相邻间隔20ps(将衰减和高阶色散定义为0,只考虑色散影响)。每一次运行时仅接入一个特定频率的光源,一共运行三次,将结果绘制到一张图上进行显示。所搭建的框架如下图所示:

      为了仿真时域的色散延迟现象,我设置了两种不同仿真参数实现:

      1. 将全局的时域仿真参数设置为block,在线性光纤中的数字滤波中number of taps estimation设置为group delay,其参数设置如下图:

      根据该设置方式,最后结果得到的输出波形能很好地反映三个频率之间20ps的时延关系,但是具体的数据幅值却不能很好地输出展示。其结果如下图所示:

       

      2. 将全局的时域仿真参数设置为sample,在线性光纤中的数字滤波中number of taps estimation设置为fit toleratedisable,其他保持默认数值,其参数设置如下图:

      根据该设置方式,最后结果得到的输出波形能较好的反映所输入光纤前的形式,但波形幅值却会随着频率的变化而改变(在我的理想输出中,振幅输出应与频率无关)。而且没有体现出频率的色散时延效果。其结果输出如下图所示:

      烦请老师解惑,应该怎么设置相应的参数(block or sample 光纤的数字滤波器参数等),才能同时保证输出信号幅值基本不失真和不同频率间20ps的色散时延效果?

    • Guilin Sun
      Ansys Employee

      群时延应该是用两种方法都可以,不过你是要看波形,还是要计算呢?

      如果要计算,我建议你参考例子和说明:

      https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360036618553-Group-Delay-Specification-in-S-Parameter-Elements

      https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360046292933-Snippet-S-parameter-extraction-from-component-level-simulations

      第一种方法你是不是应该用电子OSC,而且前面加滤波器和光电转换器器?直接看光信号可能噪音太大,看起来像是有反射一样。

      至于第二种方法,很可能是调制器的输出对波长太敏感,你可以增加低信号的强度,或者将结果用脚本提取出来自己修改不同波长下的最大振幅。因为信号从零到1(或最大值)是阶跃信号,整个系统没有如此大的带宽,因此你看到的波形是滤掉一些极高频以后的情况。

       

    • 1692904734
      Subscriber

      老师,您好。谢谢您的解答,我主要想仿真观察不同频率色散引起的时延效果,但同时也保持输出能较好地还原输入波形。主要还是仿真输出验证色散延迟理论,不是为了计算。我试了您说的第一种方式,在后端加上PD,并加入了TIA作一定的滤波效果。具体设置如下图:

      最后的输出结果相比之前,确实更光滑接近输入端信号。想请教老师,是不是还可以再改进一下,因为还是有部分点反射引起的高于输入的情况。其结果如下所示:

      当然我也试了在PD前端加入光滤波器,但是效果不是很好,就不进行展示。同时,老师您说的针对第二种方式“sample”的解决思路,是指对不同频率的CWL赋值不同的功率吗,还有为什么此时域仿真下观察不到色散延迟的效果呢?烦请老师继续解惑

    • Guilin Sun
      Ansys Employee

      对应第一种方法,因为是时域,高于输入是可能的,你把矩形函数做傅里叶级数分解,选不同的项加起来,就会出现这种情况。

      后面不光滑,应该是前信号与后信号叠加的结果。你可以用单个脉冲。具体单脉冲方法之前帖子里有,你找一下。

      第二种方法,你说的对,就是用不同功率,同时在时间域上加不同延迟来分开它们,相当于加不同的起始位相。

      你试一试吧,其它的我也不是很懂,只是从理论上讲。

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