Learning Forum

[QuickChen]

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1549nm、1550nm和1551nm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 tolerate或disable，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]

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。

 

[QuickChen]

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]

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。