基于光纖光柵的OADM仿真分析案例1.1三波長可調型OADM系統(tǒng)1.1.1結構與原理大多數普通光纖光柵光分插復用器都難以實現隨意多波長復用，因此設計三波長可調諧型OADM，它能夠實現一組多波長信號在任意位置進行多波長靈活上傳下載的功能。系統(tǒng)結構：三波長可調型OADM由光纖光柵、光環(huán)行器、可調諧光纖光柵和耦合器組成，圖1.1為結構圖。圖1.1三波長可調OADM工作原理：從輸入端輸入波長為λ1、λ2、λ3的復合信號，通過環(huán)行器C1，然后被光纖布拉格光柵FBG1、FBG2和FBG3反射至可調諧光柵FBG4，設定FBG4中心諧振波長為λ1，復合信號中相應波長信號就會被反射，回路通過C1下載端完成下載，剩下波長的光通過FBG4到C2，假設這時在上傳端口上傳被反射的λ1信號，就能夠實現λ1信號的復用。而重新組合的λ1、λ2、λ3復合信號經可調諧光柵FBG5，對應λ2信號完成反射，回路通過C2下載端完成下載；剩下λ1、λ3波長經FBG5到C3，假設這時在C3上傳端口上傳被反射的λ2信號，就能夠實現λ2信號的復用。同理可知，經可調諧光柵FBG6能夠實現λ3信號的下載及復用。由此可得，要想實現任意波長信號的下載復用，只需要調節(jié)可調諧光纖光柵FBG4、FBG5、FBG6的中心波長即可，同時，若無需下載復用，可以把FBG4、5、6中心波長調節(jié)至與傳輸波長不同。1.1.2仿真實驗分析通過Optisystem對三波長可調型OADM系統(tǒng)進行仿真，系統(tǒng)仿真圖如1.2。圖1.2三波長可調OADM仿真參數設置：光發(fā)送機設置成0dBm，光發(fā)射端輸入三路波長信號，分別為λ1是191.0THz，λ2是191.4THz，λ3是191.7THz。信號傳輸速率是10Gbit/s。光纖光柵反射率是0.99，環(huán)行器的插入損耗是0.5dB，其余器件參數默認。FBG1和FBG4的反射波長與λ1對應，也就是191.0THz，FBG2和FBG5的反射波長與λ2對應，也就是191.4THz，FBG3、6的反射波長與λ3對應，也就是191.7THz。運行仿真，頻譜圖如下：圖1.3光輸入端復合信號圖1.4(a)C1下載的信號 圖1.4(b)通過FBG4的信號圖1.4(c)C2處耦合信號圖1.4(d)C2下載的信號圖1.4(e)通過FBG5的信號 圖1.4(f)C3處耦合信號圖1.4(g)C3下載的信號 圖1.4(h)通過FBG6的信號圖1.4(i)C4處耦合信號圖1.4(j)輸出端的信號圖1.3是輸入端λ1、λ2、λ3的頻譜圖，圖1.4（a）是被FBG4反射之后于C1處下載的λ1，圖1.4（b）是通過FBG4后的λ2、λ3，圖1.4（c）再次上傳λ1后耦合信號頻譜。由此可見，設置FBG4的中心波長為λ1，可以輕松完成λ1的上下載。圖1.4（d）是被FBG5反射之后于C2處下載的λ2，圖1.4（e）是通過FBG5后的λ1、λ3，圖1.4（f）是再次上傳λ2后耦合信號頻譜。由此可見，設置FBG5的中心波長為λ2，可以輕松完成λ2的上下載。圖1.4（g）是被FBG6反射之后于C3處下載的λ3，圖1.4（h）是通過FBG6后的λ1、λ2，圖1.4（i）是再次上傳λ3后的合路信號頻譜。由此可見，設置FBG6的中心波長為λ3，可以輕松完成λ3的上下載。圖1.4（j）為輸出端頻譜圖，從圖中得到，信號串擾約﹣24dB，并且沒有失真，說明三波長可調型OADM系統(tǒng)性能良好，能夠很好地還原信號。綜上所述，使用三波長可調型OADM，能夠完成隨意多波長上下載和復用。1.2應用光纖光柵OADM的WDM網絡帶寬的需求在光網絡的發(fā)展中日益增加，WDM即波分復用是一項能夠改善帶寬的重要手段，如果光分插復用器能夠完全兼容WDM，其應用前景則會及其可觀。1.2.1結構設計與仿真參數設置把光纖光柵OADM應用在傳輸速率為10Gbps的WDM光網絡中，它的結構圖如圖1.5。圖1.5應用光纖光柵OADM的WDM網絡系統(tǒng)系統(tǒng)結構：應用光纖光柵OADM的WDM網絡系統(tǒng)由光發(fā)射端口、密集波分復用系統(tǒng)（含復用耦合器和解復用器）、光纖光柵、環(huán)行器、光配線網絡（含光分路器和光纖）和光接收單元構成。參數設置：光發(fā)送機設置成0dBm，輸入三路信號，波長分別為λ1是191.0THz，λ2是191.4THz，λ3是191.7THz。傳輸速率：10Gbit/s，光纖長度：10km，衰減：0.25dB/km反射率：0.99，環(huán)行器的插入損耗：0.5dB。工作原理：信號經波分復用器耦合進入環(huán)行器輸入端，與反射波長相同的信號則被反射至第一個環(huán)行器，進入下載端完成波長的下載，然而其余和反射波長不同的信號就不會受到影響，經過FBG后通過環(huán)行器輸出。將光纖光柵的反射波長λn和波長λ1對應，即為191.0THz，則能夠完成第一路信號的波長下載。同理可得，若將光纖光柵的反射波長與波長λ2和λ3對應時，那么就能完成第二路和第三路信號的波長下載。在OptiSystem中對應用光纖光柵OADM的WDM網絡系統(tǒng)進行仿真，其仿真圖如圖1.6。圖1.6應用光纖光柵OADM的WDM網絡仿真1.2.2仿真結果分析利用Optisystem完成應用光纖光柵OADM的WDM網絡的仿真后，得到以下分析圖，通過它們可以驗證應用光纖光柵OADM的WDM網絡的兼容性和可行性。圖1.7WDM耦合后的λ1、λ2、λ3信號圖1.8(a)FBG反射后下載的λ3信號圖1.8(b)通過FBG后的λ1、λ2信號圖1.8(c)上載后通過環(huán)行器的λ1、λ2、λ3信號光纖光柵的反射波長λn是191.0THz，圖1.7是三路信號經過WDM耦合后的λ1、λ2、λ3總信號光譜，圖1.8（a）是反射后的λ3光譜，圖1.8（b）是通過FBG的λ1、λ2光譜，圖1.8（c）是上載對應波長后，經過第二個環(huán)行器的λ1、λ2、λ3信號光譜。由頻譜分析圖能夠得出，該系統(tǒng)光網絡中的OADM性能良好。在實現特定信號下載時，圖1.8（a）中顯示鄰道串擾為-26dB，說明光纖光柵OADM的信號串擾水平能滿足國際電信聯盟電信標準分局對波分復用網絡的實際要求。圖1.9接收端誤碼率分析圖1.9是光網絡單元接收端的誤碼率分析圖，從圖中能夠得出誤碼率是1.187*10-16，Q值是8.05265，可以看出系統(tǒng)性能較強，光纖光柵光分插復用器能夠完全兼容系統(tǒng)，光分插復用器和WDM光網絡之間的兼容性很好，助于光網絡平滑升級。光分插復用器能夠在WDM光網絡中靈活完成頻譜上下載功能，最終使得網絡利用率以及波長靈活度得以增加。1.3基于組合型光纖光柵OADM的WDM網絡基于光纖光柵OADM是光纖光柵和光環(huán)形器構成的，它具有工藝簡單、插入損耗小等特點。雖然可以完成波長的上傳下載，但多波長信號通過光纖光柵對應中心波長信號將被反射，則不能完成此信號波長的直通。于是提出基于光纖光柵和環(huán)行器的波長選擇型OADM，它能夠完成光纖光柵反射波長信號的直通。1.1.1結構設計與仿真參數設置系統(tǒng)結構：基于組合型光纖光柵OADM的結構圖如圖1.10，由兩個光纖布拉格光柵和四個環(huán)行器組成。該系統(tǒng)中FBG1為固定中心波長，FBG2是可調諧型光纖布拉格光柵，其功能為選擇波長，與普通光纖光柵OADM結構相似，擁有光射入、出射端，光信號上傳、下載端四個端口。圖1.10組合型光纖光柵光分插復用器工作原理：一路波長為λ1、λ2、λ1...λn的復合信號在光射入端進入。FBG1的中心諧振波長為λ1，、反射對應λ1的波長信號，之后回路在C1處完成下載。若設置FBG2的信號反射波長也為λ1，因為被FBG2反射，λ1信號不能繼續(xù)傳輸，那么它則經過環(huán)行器C3并完成信號下載，同時在上傳端上載波長為λ1的信號，然后經FBG2的反射，在C4上傳，于FBG1被反射，最后從光出射端出射。若設置FBG2的信號反射波長與FBG1的中心諧振波長不同，那么由C1下載的λ1信號便能順利通過FBG2，由C4上傳，再次被FBG1反射，通過環(huán)行器C2，在輸出端出射，若同時輸入一個與FBG2相異的反射波長，那么該信號則順利通過FBG2與C3，最后從光下載端口出射。把組合型光纖光柵OADM應用在10Gbps的WDM光網絡中，其系統(tǒng)結構圖如圖1.11。圖1.11基于組合型光纖光柵OADM的WDM網絡系統(tǒng)在OptiSystem中對基于組合型光纖光柵OADM的WDM網絡系統(tǒng)進行仿真，其仿真圖如圖1.12。參數設置：光發(fā)送機設置成0dBm，輸出入三路信號，波長分別為λ1是191.0THz，λ2是191.4THz，λ3是191.7THz。傳輸速率：10Gbit/s，光纖長度：10km，衰減：0.25dB/km，反射率：0.99，環(huán)行器的插入損耗：0.5dB，FBG1的反射波長為191.0THz，與λ1對應。圖1.12基于組合型光纖光柵OADM的WDM網絡仿真1.1.2仿真結果分析利用Optisystem完成基于組合型光纖光柵OADM的WDM網絡的仿真后，得到以下分析圖，通過它們可以驗證該系統(tǒng)是否兼容可行。（1）調節(jié)FBG2的反射波長與FBG1的反射波長相同調節(jié)反射波長為191.0THz，光上傳端上傳波長也設置成191.0THz，得到頻譜分析圖如下：圖1.13WDM耦合后的λ1、λ2、λ3信號圖1.14(a)FBG1反射后下載的λ1信號 圖1.14(b)通過FBG1后的λ2、λ3信號圖1.14(c)C2處上載后的λ1、λ2、λ3信號圖1.14(d)FBG2反射后從C4輸出的λ1信號FBG1、FBG2的反射波長和上傳端上傳波長都設置為191.0THz，圖1.13是三路信號經過WDM耦合后的總信號光譜，圖1.14（a）是FBG1反射后下載的信號光譜，圖1.14（b）是經FBG1的光譜，圖1.14（c）是上傳波長后，經過C2的λ1、λ2、λ3信號光譜，圖1.14（d）是FBG2反射后從C4下載端輸出的λ1信號光譜。由頻譜分析圖能夠得出，λ1波長信號被FBG1反射后通過C1下載，然后被FBG2再一次反射，從下載端輸出，上傳端上傳的λ1波長信號在FBG2反射后被復用，和經過FBG1的λ2、λ3耦合，完成了信號的重載。（2）調節(jié)FBG2的反射波長與FBG1的反射波長不同調節(jié)反射波長為191.4THz，不等于FBG1的反射波長，上傳波長調節(jié)為191.7THz，得到頻譜圖如下：圖1.15(a)FBG1反射后下載信號圖1.15(b)通過FBG1后的λ2、λ3信號圖1.15(c)C2處上傳后信號 圖1.15(d)經FBG2后下載信號FBG1、2的反射和上傳波長都相異，圖1.15（a）是反射之后下載λ1信號，圖1.15（b）是經FBG1的信號光譜，圖1.15（c）是上載對應波長后，經過C2的λ1、λ2、λ3信號光譜，圖1.15（d）是上傳信號通過FBG2輸出的λ3。由上圖能夠得出，λ1信號由FBG1反射，通過C1下載，然后信號通過FBG2，由環(huán)行器C4上傳，和λ2、λ3耦合，完成了信號復用，λ3上傳后經FBG2出射。圖1.16誤碼率分析圖1.16是接收端誤碼率圖，從圖中得到誤碼率是9.371*10-16，Q值為7.91563，性能和一般OADM應用于WDM網絡中的參數