OptiSystem仿真指导书

OptiSystem 7 入门讲义 （中文） 此讲义仅适用于 OptiSystem 光通信仿真软件的初学者。 第一课 软件操作入门（Getting started）（上） Optisystem 光通信仿真软件简识 OptiSystem (光通信系统设计软件)，什么是 Optisystem？光通讯系统正在变得日 益复杂。这些系统通常包含多个信号通道、不同的拓扑结构、非线性器件和非高斯噪 声源，对们的设计和分析是相当的复杂和需要高强度劳动的。先进的软件工具使得这 些系统的设计和分析变得迅速而有效。 OptiSystem 是一款创新的光通讯系统模拟 软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一 身，从长距离通讯系统到 LANS 和 MANS 都适用。一个基于实际光纤通讯系统模型 的系统级模拟器，OptiSystem 具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。 它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，而成为一系列广泛使用 的工具。全面的图形用户界面控制光子器件设计、器件模型和演示。巨大的有源和无 源器件的库包括实际的、波长相关的参数。参数的扫描和优化允许用户研究特定的器 件技术参数对系统性能的影响。因为是为了符合系统设计者、光通讯工程师、研究人 员和学术界的要求而设计的，OptiSystem 满足了急速发展的光子市场对一个强有力 而易于使用的光系统设计工具的需求。 优点 ·投资风险大幅度降低，快速投入市场 ·快速、低成本的原型设计 ·系统性能的全面认识 ·辅助设计容差参数的参数灵敏性 评估 ·面向用户的直观的设计选项和脚本 ·直接存取大规模的系统特征数据 ·自动的 参数扫描和优化 应用 OptiSystem 允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网 络的分析，从远距离通讯到 MANS 和 LANS 都适用。它的广泛应用包括: 物理层的 器件级到系统级的光通讯系统设计 ·CATV 或者 TDM⁄WDM 网络设计 ·SONET⁄SDH 的环形设计，Radio over Fiber 系统，自由空间光通信系统（FSO） ·传输器、信 道、放大器和接收器的设计 ·色散图设计 ·不同接受模式下误码率（BER）和系统代 价（penalty）的评估 ·放大的系统 BER 和连接预算计算主要特点. 1． 器件库 为了完全发挥效率，器件模块应该再现真实器件的实际的性能，确 定由于选择精度和效率引起的影响。OptiSystem 器件库中包括了超过 200 种的模型， 为了给出那些与实际应用相比较的结果，这些模块都已被仔细的测试过了。 2． 器件测量 OptiSystem 能让用户进入那些可以从实际的器件中测量的参数。 3． 与 Optiwave 软件工具的集成 在子系统级和器件级上，OptiSystem 允许用 户将其它 Optiwave 软件工具集成使用：OptiAmplifier，OptiBPM，OptiGrating 和 O ptiFiber。 4． 混合信号表示 在器件库中，对于光信号和电信号，OptiSystem 处理混合信 号格式。OptiSystem 将根据模拟所需的精度和效率来选择合适的算法来计算。 5． 质量和性能的算法 为了预测系统性能，OptiSystem 将采用分析法，或者对 于受中间信号串扰和噪声所限制的系统采用半分析技术，分别计算出诸如 BER 和 Q 因子等参数。 6． 高级的可视化工具 高级的可视化工具可以生成 OSA 频谱、示波器和眼图（E YE Diagram）。信号功率、增益、噪声系数以及 OSNR 也包含在 WDM 分析工具中。 7． 数据监视器 在模拟完成后，用户可以选择器件的端口的数据来存储，并且 显示在监视器上。这就使用户可以在模拟完成后直接处理，而不必重新计算。在同一 个端口，用户可以在显示器上打开任意数目的观察仪。 8． 用子系统分级模拟 为了使模拟工具灵活和有效，那么在系统级、子系统级 和器件级等不同层次上，提供模型就是必需的。OptiSystem 的特点是器件和系统的 真正分级定义，是用户在器件级的集成和光纤光学方面可以使用特殊的软件工具，并 且使模拟可以达到制定的精度要求。 9． 自定义器件 用户可以基于子系统和自定义库，或者利用诸如 Matlab 之类的 第三方软件工具来联合模拟，来创建新的器件。 10．脚本语言 用户可以输入代数表达式和设置在器件和子系统都可以使用的符 号参数。 11．状态技术计算数据流 计算调度程序根据选择的数据流模式，通过确定器件 模块的执行等级来控制模拟过程。处理传输层模拟的主数据流模型是器件迭代数据流 （CIDF）。CIDF 域使用运行调度法、支持条件、数据相关迭代和真循环。 12．复合方案图 用户可以使用相同的方案文件创建多个设计，每个方案文件允 许用户快速而有效的创建和修改自己的设计。每个方案文件包含多个设计版本。这些 设计版本的计算和修改是相互独立的，但是不同的设计版本的计算结果可以合并起 来。这就允许用户可以比较这些设计。 13．并行计算 如果能够对两个器件同时进行计算，那么它们也能在不同的线程 中更有效的被调度。根据可利用的计算资源，用户可以控制线程的数目，加速计算的 过程。 14．图形和结果管理器 直观的图形管理使用户可以用图形表示出几乎全部的设 计中设置的参数。生成的图形组成大小可调、可以移动的图形窗口，这些窗口可以形 成一个可以保存和重新使用的结果图。 15．参数扫描和优化 使用参数的迭代变化，模拟可以反复进行。OptiSystem 也 能优化任何参数，使任何结果最大或者最小，或者搜寻目标结果。用户可以多参数扫 描和复合优化。 16． 发射器 发射器件库包括了所有与光信号产生和编码相关的器件，例如半导 体激光器、调制器、编码器和比特序列发生器等。半导体激光器由于它在发射器中的 重要角色而成为了最重要的发射器部件。使用 OptiSystem，用户可以输入测量过的 数据来评估速率方程所需的那些参数。当使用外调制的 CW 激光器时，对于啁啾和衰 减来说，MQW 马赫－曾德尔调制器和电吸收调制器的模型是基于测量的，并且能使 用户优化偏置和调制电压，从而得到接收器灵敏度的最小退化。 对于随即数字发生 器，编码器和比特序列产生器允许用户在不同的调制模式和算法之间进行选择。 17． 光纤 光纤是主要的传输通道。对于任意的 WDM 信号，OptiSystem 采用 一种非线性色散传播的单模光纤模型，用以说明信号的振幅和相位受影响的现象和效 果。在很大的条件范围内，这个模型都可以真实的预测波形的失真、眼图的退化和 信号的其它要素。 18． 光放大器 EDFA 和拉曼放大器已经成为光纤网络所需的器件，从 WDM 网 络转发器到 CATV 接线放大器，都有着广泛的应用。OptiSystem 能使用户选择不同 的模型，例如自定义增益和噪声系数的理想放大器，或者是基于测量或者速率方程静 态或者动态的解的黑匣子模型。通过利用半导体激光器的多功能特性，可以完成放大 和波长转换。 19． 接收器 用户可以依据光探测器输入端的混合信号来选择不同的模型。如果 噪声用概率密度函数（PSD）来描述，PIN 或者 APD 将采用基于高斯近似的准分析 模型来计 算噪声的作用。如果噪声是与信号混合在一起，那么使用适当的 PFD 来描 述光电子统计时，这个模型可以增加数字化噪声。 电滤波器件的内部库包括实际的、 频率相关的参数。在这个库中，用户可以考虑不同滤波器形式来设计接收器。 20． 网络器件 复用器⁄解复用器 ·上路⁄下路 ·阵列波导光栅 ·静态和动态开关 ·循环⁄环形元件 ·交叉连接 ·波长转换。 21． 无源器件 滤波器 ·调制器 ·耦合器 ·分波器 ·合波器 ·环形器 ·隔离器 ·偏 振器件 ·光纤光栅。 22． 观察仪 客户可以在任何器件使用观察仪来打开端口数据监视器，并且存 取结果。数据监视器可以保存处理过的信号信息，而没有必要预先确定观察仪的类型。 因此，一个 OSA 或 WDM 分析仪可以加在相同的监视器上，一旦一个计算完成，就 不需要再次运算。 库中可以利用的观察仪包括：光⁄射频频谱分析仪 ·示波器⁄光时域 分析仪 ·眼图分析仪 ·误码率分析仪 ·WDM 分析仪 ·功率计 光学方案图编辑器这个 界面可以让用户快速而有效的创建和修改自己的设计。每个 OptiSystem 方案文件可 以包含足够多的设计版本。这些设计版本可以相互独立的被计算和修改，但是来自于 不同版本的计算结果可以合并起来进行比较。 图形演示 ·OSA 频谱、示波器和眼图 ·探针和可视化工具列出信号功率、增益、噪声系数和 OSNR ·眼图中超过 70 次的 测量 ·图形生成工具可以对任何参数扫描的任意结果进行比较 ·直观的图形管理器使 用户可以画出设计中使用的几乎所用的参数的曲线 ·生成的图形组尺寸可变、视角可 变换，并将这些视图转变成可以保存和重新使用的结果方案图 ·将复合图合并成 3D 图 OptiSystem 的改进这个软件的新特性更好的满足光系统和器件设计者的需要，并 且反映了 Optiwave 于客户之间紧密的联系。 23．器件库 在光源、调制器、放大器、接收器、滤波器、色散补偿、脉冲发生 器、信号处理、工具以及光网络库中，加入了超过 50 种新单色器件。 24．信号库 数字化传播噪声从电信号中分离出来了。库中所有的电子器件都支 持这个功能。 25．功率预算计算 在计算后，为每个器件端口的每个信号预测信号功率、噪声 和 OSNR。与通道和通道跟踪相结合，功率预算计算允许用户在系统设计过程中分配 系统余量。 26．库管理器 启动和禁用系统库来改善系统存储器的使用。器件搜索功能为用 户提供了一个节省时间的工具，来找到特定的器件。将器件载入和保存为文件，使用 户可以使用自定义的工具。用密码来保护器件以增加安全性。 27．用户界面 项目窗口中的同步符使得项目方案图窗口中保持连贯性。拖动的 功能可以更容易和快速的建立连接和在图形窗口中加入图形。 28．图形窗口 提供从简单的单个扫描迭代曲线到三维数据的 3D 图形的一系列 图表。 29．方案图演示 当光标放置在输出端口上时，在方案图上将会持续（这个选项 可以启动或者禁用）或者作为工具提示，演示这个端口的信号值。 30．通道 很容易定义通过几个器件的通道。每个通道都有不同的颜色，这使得 在方案图中相交的通道很清楚地被区分开。 31．通道跟踪 跟踪一个通道地信号值，演示信号值变化的图。 32．参数 定义、浏览和绘出多维参数的扫描图。 33． 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 生成器 以 HTML 或者 RTF 的格式生成完全的用户定制的报告。这个报 告包括详细的 OptiSystem 方案文件的信息。 34．软件开发工具包 使用 VC＋＋语言，按照器件库中的范例可以创建用户自 己的器件库，用 VC＋＋语言进行添加和嵌入。 5/14/2008，Optiwave 系统公司推出 OptiSystem 7.0 版本软件。该版本产品支 持一些激动人心的新功能，包括 OCDMA-PON 网络的模拟等。OCDMA-PON 被认为 是高性价比的传输，支持多协议应用的技术平台。此外 7.0 版本软件还采用 64 位操 作系统技术，支持复杂的计算模拟。其优化的软件结构可以改善计算性能和提高存储 器的利用率。这些特点可以让软件支持更大规模的网络模拟。新版软件还可以支持包 括反射式半导体光放大器 RSOA 在内的新器件。 快速入门 此部分 我们将了解如何载入文件，运行仿真，编辑局部变量，全局变量，和获取仿真结果。 进一步的熟悉和运用此软件解决相关问题，将在接下来的课时中利用举例练习的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，逐渐 让大家熟知。 若运行 Optisystem，执行以下操作 #开始——程序——Optiwave Software——OptiSystem7——OptiSystem 此时 OptiSystem 软件将被加载，用户端操作界面如 Figure 1 所示 用户端操作界面（GUI）的主要组成部分 GUI 主要由以下几个主窗口组成： *任务区（Project layout） *泊坞窗（Dockers） ——器件库（Component Library） ——任务浏览器（Project Browser） ——描述栏（Description） *状态栏（Status Bar） 任务区（Project layout） Project layout，顾名思义，是我们进行主要仿真工作的操作界面，相当于你的试验平台，在 这里我们可以完成插入器件，编辑器件，连接器件等工作（见 Figure 2） 泊坞窗（Dockers） Dockers 相当于’试验平台’Project Layout 周边的工具箱 调试器 以及 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 本 负责主窗口的 器件载入，当前操作任务的新近及历史信息显示： ——器件库（Component Library） ——任务浏览器（Project Browser） ——描述栏（Description） 器件库（Component Library） Component Library 内存有搭建光通信系统的几乎所有光学以及电学器件，观测设备，以 及 Matlab 和 Optiwave 公司其他软件的导入模块，是 Optisystem 软件拥有强悍的仿真功能 的关键所在。我们可以通过 Component Library 来实现器件的选择、导入和构搭。（如 Figure3 所示） 任务浏览器（Project Browser） 实现对当前任务更有效的操作、管理、以及结果实现，同时也能实现对当前任务的脉络导航。 （这点类似于 Win 操作系统中资源管理器的侧栏）（见 Figure4） 描述栏（Description） 编辑显示当前任务的详细信息，起到备注索引的作用。（见 Figure5） 状态栏（Status Bar） 显示单签任务计算进程信息。Optisystem 软件的相关提示信息，以及其他辅助信息。位于 Project Layout 窗口下方。（见 Figure6） 另外菜单栏中的 Optisystem 特有的选项图标都各自有它们的功用，大家可以再以后的学 习和运用中慢慢体会它们的功用。 位于操纵窗口右侧的一纵列图表，也是我们经常用到的一些小工具，在接下来的课程中我 们会穿插于实例之中慢慢向大家介绍它们的功能。 （注：关于各个窗口，图标，工具栏等的具体功用介绍，大家可以参阅 Optisystem User Reference. pdf 文件。） （另注：请各位牢记此课时介绍的各种表栏的功用以及英文标识，即：GUI，Project layout， Dockers，Component Library ，Project Browser，Description，Status Bar，在以下的课时中， 为了叙述方便，我们将不再标注它们所对应的中文译词。） 第二课 软件操作入门（Getting started）（下） 载入一个简单文件 执行以下操作流程，我们可以实现文件的导入。（实例：直接调制样本文件的提取） 步骤 操作 从菜单栏中的 File 中选择 Open 选项 依 次 打 开 OptiWave-Optisystem-Optisystem7.0-Samples-Introductory Tutorial，之后，选择 Quick Start Direct Modulation. osd . 这时，Direct Modulation 的样本文件将出现在 Main layout 中（见 Figure7） 此传输装置应用的是半导体激光器的直接调制机制，由以下几个基本器件组成（这些器件在 Component Library 中是可以找到的） 传输装置：伪随机码发生器（Pseudo-Random Bit Sequence Generator），由于此装置的伪 随机特性与实际链路中的信息源的随机特性一致，在通信类的科研实验中，它通常被当做信 息源使用。在这里，Pseudo-Random Bit Sequence Generator 将数据流发送到非归零码电脉 冲发生器（NRZ Pulse Generator）中，输出电脉冲信号直接调制可调制激光器（Laser Measured）（此装置为库内特有装置，特殊的实验链路，以及直接调制机制中使用）输出激 光光束经过光衰减器（Optical Attenuator）接入 PIN 光电探测器（Photodetector PIN），转 化成电信号之后通过低通贝塞尔滤波器（Low Pass Bessel Filter）。 观测仪器：光谱仪（Optical Spectrum Analyzer）：从波长域（频域）上观察被调制输出 的光信号。 光时域观察仪（Optical Time Domain Visualizer）：从时域上观察被调制的光信号。 示波器（Oscilloscope Visualizer）：从时域上观察经 PIN 光电转换之后的电信号。 误码率分析仪（BER Analyzer）：用于对原始信号和传输解调信号的比较，以判断信号传 输质量。 注：在仿真中器件的输出接口可同时接通一个以上的观测仪器。 运行仿真链路 要对当前 Project Layout 中的文件进行运算仿真，需要经过以下步骤。 步骤 操作 从 File 菜单中选择 Calculate （见 Figure 8），此时 OptiSystem Calculation 对 话框将出现在 Main Layout 之上。（见 Figure 9） 在 OptiSystem Calculation 对话框中，点击 Run 按钮（见 Figure9） 此时，运算流程将显示在 Calculation Output 窗口中，此运算流程包括当前运 算器件，已运算完成结果等。 从观测设备中观察结果 执行以下步骤，观测观察结果（以 Optical Time Domain Visualizer 为例） 操作 在 Project layout 中双击要观测的设备图标，相关的仿真结果和图表会生 成。（见 Figure10）。 器件参数 浏览及编辑器件参数 双击器件会弹出器件参数窗口，在这里我们可以进行器件参数的浏览及设定。浏览 Laser Measured 的性能参数，执行以下操作。 操作 在 Project layout 内双击 Laser Measured 器件。Laser Measured Properties 对 话框将弹出。 器件参数以目录框的形式显示。Laser Measured 拥有七个性能参数目录框，每 个目录框都对应一个参数列表。（见 Figure11） *Main *Measurements *Physical *Initial estimate *Simulation *Noise *Random numbers 每个目录框下都有一组参数，参数表征按一下特性分类： *Disp（显示） *Name（参数名称） *Value（参数值） *Units（单位） *Mode（模式） 在 Laser Measured 的对话框中，第一个被显示的目录框列表时 Main，在 Main 表内，你可 以对信号光的频率和功率进行编辑和更改。 在 Main 目录框下，第一列参数为 Disp，当在对应行前打“对号”，对应的参数值将呈现在 Project Layout 中对应的器件之下。例如：如果你在 Frequency 和 Power 前打“对号”，其 参数值将显示在 Project Layout 中，（见 Figure12）. 对于每一个参数，在列表中都有 Name，Value，Units，and Mode，五个分类。一些参数有 不同的单位制。例如：你选择 Frequency 参数的 Unit，分别有 Hz，THz，nm 三个单位与 之对应，三者之间的转换关系，在这里不做过多说明。当你选择不同单位时，对应的 Value 也会自动翻转。（见 Figure13） 器件参数编辑 如编辑 NRZ Pulse Generator 的参数，按如下步骤操作： 步骤 操作 双击 Project Layout 中的 NRZ Pulse Generator 器件图标。 NRZ Pulse Generator 性能参数对话框将弹出（见 Figure 14） 点击 Simulation 目录框 对于 Sample rate 参数，Mode 设置在 Script（脚本）选项上（见 Figure15）。此时参数值将 有系统默认自动生成，统一于 Global parameters（全局变量）。同样的，Laser Measured 器件的 Sample rate 也与 Global parameters 一致。 （注：全局变量的设定和意义，将在第三课时说明。） 编辑观测仪器参数 进入 Optical Spectrum Analyzer，执行以下操作步骤。 步骤 操作 右键单击 Optical Spectrum Analyzer 将弹出下拉菜单（见 Figure16） 选择 Component properties 选项。 Optical Spectrum Analyzer Properties 对 话 框 将 弹 出 （ 见 Figure17）. 第三课 Global parameters(全局变量)及编辑与 Project Layout 的编辑 Global parameters 所谓 Global parameters 即为对于整个 Optisystem 仿真而言，而非单个器件，观测 仪器而言的变量，它的定义会影响整个的仿真结果。（一些参数几乎需要在所有器件 及仪器中定义，且要求一致，为了仿真便捷，它被 Optisystem 软件系统默认为全局 变量，方便统一设定。对于 Global parameters 的详细介绍我们将在下一课时中讲解。） 首先，请将上一课时所用的 Direct Modulation 样本文件打开。在这个例子中，我们对仿真 所用的 time window（时间窗口），the number of sample（采样数），sample rate（采样率）， 通过以下三个参数变量设定： *Bit rate *Bit Sequence length *Number of samples per bit 三者关系如下： *Time window=Sequence length*1/Bit rate =256*1/10e9=25.6ns *Number of sample=Sequence length*Samples per bit=32768samples *Sample rate=Number of samples/Time window=1.28THz 当 time window 设定为 25.6ns 时，与之对应，32768 的 sample 和 1.28THz 的 signal bandwidth。 OptiSystem 将在所有器件中共享时间窗口，这意味着，所用器件将会有相同的时间窗口。但 是，对于每一个器件、观测设备我们可以设定不同的 Sample rates 或 number of samples。 （见 Figure18） 编辑 global parameters 编辑 global parameters，执行以下操作。 步骤 操作 在 Project layout 内，双击鼠标。 Layout1 Parameters 对话框将弹出（见 Figure18）。 按要求选择或清除 global parameters 当 Project layout 中的任何器件参数设定对话框中的 mode（模式）选项中选择 script（脚本） 一项，global parameters 中的参数值将自动导入。如：在 NRZ Pulse Generator 中 global parameter 中的 Sample rate 被系统默认，以 Script mode 的形式被 NRZ Pulse Generator 所使用。见 Figure19）Low Pass Bessel Filter 性能对话框中的 Cutoff Parameter frequency （截止频率）以 0.75*Bit Rate 的形式出现，在这里，Bit rate 就是一个 global parameter。 （见 Figure20） 使用 Layout Editor（任务区编辑器） 在接下来的例子里，你将试着修改 Project Layout 中正在运行的文件。通过从 Component Library 中添加和代替一些器件，你可以把例子中的 Direct modulation（直接调制）机制改 为 External modulation（外调制）的形式。 使用 Layout Editor， 请执行以下操作： 步骤 操作 在 Project layout 中选中 Laser Measured 器件，按 Delete 键，删除。 此时，Laser Measured 将被删除。 从 Component Libray 中，选择 Default（默认）-Transmitters Library（传 输器件库）-Optical Source（光源）文件夹。 在 Optical Source 文件夹中找到 CW Laser（连续光激光器），并将其拖动至 Project Layout 中。（见 Figure21） （注：在 Project layout 中，自动连接特性，将自动将器件连接到离它最近的可连接器件或 观测设备的 input port（输入接口） 或者 output port（输出接口）上，如果没有自动连接， 或者连接的路径不是你所预想的路径，我们可以选中该连线，并应用 Delete 键将其删除， 手动连接预想路径，“Connecting components manually（手动连接器件）”功能将在下文介 绍。） 从 Component Libray 中，选择 Default（默认）-Transmitters Library （传输器件库）-Optical Modulators（光调制器）文件夹。 找到 Mach-Zehnder Modulator（马赫曾德尔调制器），将其拖动到 Project layout 中。（见 Figure22） 对拖出的 Mach-Zehnder Modulator 进行如下操作： a ， 将 NRZ Pulse Generator 的 output port 与 Mach-Zehnder Modulator 的 input port 连接。 b，CW Laser 的 Output port 与 Mach-Zehnder Modulator 的 Carrier input port 连接。 c，Mach-Zehnder Modulator 的 output port 与 Optical Attenuator 的 input port 连接。 连接 Mach-Zehnder Modulator 的 Output port 到 Optical Spectrum Analyzer 的 input port 以及 Optical Domain Visualizer 的 input port 连接。（见 Figure23） 从 File 菜单栏中选择 Calculate 选项 OptiSystem Calculations 对话框将弹出。 点击 Run 按钮 计算流程将显示在 Calculation Output 窗口中。 计算完毕后，双击 Project layout 中的观测仪器，图表和结果将弹出。 （见 Figure25，Figure26） Connecting components manually（手动连接器件） 使用 Layout tool 手动连接器件，请执行以下操作： 步骤 操作 将光标置于初始 port 上 光标将转变为箭头+链接的图标（见 Figure24） 这表明手动连接在此端口可用。 点击并拖动对应端口将被连接。 （注：你只可以连接输入与输出端口，其他的连接方式是不被允许的。 保存文件与关闭 Optisystem 软件 保存文件和关闭软件请执行以下操作： 步骤 操作 从 File 菜单栏中选择 Save 选项。 Quick start Direct Modulation .osd 文件将被保存。 （注：为了保持样本的原样，以方便其他同学运用此样本学习以上课程，请大家讲 你修改的文件另存在其他文件夹中。 从 File 菜单栏中选择 Exit 选项 推出 Optisystem 软件。 第四课 Global parameters （全局变量）的意义及编辑 打开全局变量对话框 打开全局变量对话框，执行以下操纵 操作 双击 Project layout 窗口 Layout parameters 对话框将弹出（见 Figure27）。 或者 从菜单栏中选择 Layout-parameters 选项。效果等同。 编辑 Global parameters 编辑 Global parameters，执行以下操作： 步骤 操作 双击 Project layout，弹出 Layout parameters 对话框（见 Figure27）。 按要求选择或者清楚 global parameters 当你打算构搭你的仿真链路时，首先要设定你的 global parameters（全局变量），因为它是使 仿真达到理想效果的关键所在。 在系统设计阶段，对于特定的仿真实例，它们会决定此实例的运算速度，准确性，和存储要 求。深刻理解 global parameters 的意义十分重要，因为它们会影响所有默认使用脚本的器件 的对应参数。（见 Figure28） 如：Time spacing=1/Sample rate =Time window/Number of samples Time window=Sequence length*Bit period-Sequence length/Bit rate Frequency=1/Time window=Sample rate/Number of sample Number of sample=Sequence length*Samples per bit-Time window*Sample rate Simulation parameters(仿真参数) 在 Global parameters 的对话框中，共有 Simulation，Signals，Spatial effect，Noise，以及 Signal tracing 等六个目录框，每个目录框下都对应有若干个参数。下面我们首先介绍 Simulation parameters。 Simulation window 选定不同的设置模式，之后我们对对应的参数进行设定，由此定义 main simulation parameters： *Set bit rate：此模式也是 Optisystem 的默认模式，选定此模式，你被允许键入 Bit rate 值，你可以对 Bit rate，sequence length 和 Samples per bit 等典型参数进行设定，从而决 定全体参数的设定。 *Set time window：你被允许键入 Time window 值 *Set sample rate： 你被允许键入 Sample rate 值 这时，参数 Bit rate 将基于以上参数被系统重新计算。 Reference bit rate 一旦此参数项被启用，当你在 Simulation window 中选用 Set time window 或者 Set sample rate 时，他将在不改变 Bit rate 的情况下，找出最近的 Time window 或 Sample rate。 Bit rate 此全局 Bit rate 值单位为 bits per second。所有器件都可以访问此参数变量。（见 Figure 30）。此全局 Bit rate 值可以影响诸如 Bit sequence generators 等器件，因为在它们的参数性 能对话框中，将此值作为默认值使用。 而相关表达式中 bit rate value 的使用是为了定义诸如 bandwidth（带宽）或者 cutoff frequency（截止频率），这类在大多数电滤波器中常见的参数值。当你改变这个全局变量时， 你设置的所有以此变量为脚本的全部模块、器件中的 Bit rate 将同步的被改变。 Time window（时间窗口） 以 second 为单位，指定仿真时的全局变量 Time window。OptiSystem 软件将默认所有 器件共享此值。这意味着，所以器件拥有相同的 Time window。由上文的关系式及图形可知， 时间窗口同时也决定了频域上的 Frequency spacing（频率间隔），因此，搜有采样信号都应 该具有相同的 Frequency spacing。对于 sequence length（码长）继而 bit rate 而言，此参 数是二者的最佳表达。和其他全局变量一样，它也影响所用 Project Layout 中的器件参数。 Sample rate（采样率） 以 Hz 为单位，指定 frequency simulation window（频率仿真窗口）或 simulation bandwidth（仿真带宽）（见 Figure31）。它能影响不同采样率生成信号的脉冲发生器和光源。 拥有类似其他全局变量的特性。 Sequence length（码长） 码长度以字节数为单位。它必须满足是 2 的权数。 Sample per bit 每比特采样数用于离散采样信号。须为 2 的权数。 Number of sample 此为只读参数，有 sequence length 和 sample per bit 来乘积由软件自行计算。 Signal parameters Iterations（迭代） 即每次仿真中，信号模块生成的次数。在仿真中，它主要影响双向通信和环形网络中 的发射机与器件本身特性。 增加参数迭代次数，仿真时，程序会自动重复计算以求更精准的结果，直至重复计算 达到所设迭代次数位置。参见 Tutorial lesson 实例演练：Working with multiple iterations。 Initial Delay（初始延迟） 此参数强制器件的每个输出端口输出一个空信号（a null signal）。作为全局变量，它将 影响所有器件，主要用于双向通信的仿真。如果应用此参数，用户将不必不得不在每个器件 的输入端口之前都加上一段延迟线。参见 Tutorial lesson 实例演练：Working with multiple iterations。 Parameterized（参数化） 它将定义信号输出为 Sampled signals（采样信号）（禁用），或者为 parameterized（参 数型信号）（启用）。它将影响诸如 optical sources(光源)和 optical pulse generator 一类的器件。 Synchronize（同步性） 定义是否对 Bit rates 进行重新计算，以核实确定采样数与 Number of bits（比特数） 是否同为 2 的权数。它将影响诸如 pulse generators（脉冲生成器），decoders（解码器）， 以及 BER analyzers（误码率分析仪）一类的器件。此参数强制 OptiSystem7 与之前的版本 兼容。 Noise parameters Convert noise bins（转换噪声箱） 选择在采样带宽频率范围之内的噪声是否添加到采样信号中。默认值为 disabled （禁用），这意味着在传输过程中，噪声的传输是与信号本身分离的。它将影响类似于 EDFA （掺饵光纤放大器）和 PD（光电探测器）一类的器件。 Spatial Effects Parameters（空间效果参数） Spatial Effects parameters （空间效果参数）影响器件的生成空间模式，在这里，离散 空间和离散化水平将被定义。空间模式中的样点数将有横纵坐标轴上的点数共同定义。 Space Width X 此为 X 坐标的空间宽度。 Space Width Y 此为 Y 坐标的空间宽度。 Grid Spacing Width X（X 轴空间网格间距） Grid Spacing Width Y（Y 轴空间网格间距） 有字面意思可知，不做过多说明。 Signal Tracing Parameters（信号追中参数） Optisystem 允许对于每个输出端口的功率与噪声情况做快速估计运算。这种估计 是运算每次被送到传输端口的信号。此目录框中的参数的设定可以帮助用户对运 算过程及结果展示进行控制。 Calculate Signal Tracing（计算信号追踪） 定义信号是否被追踪。 Power unit 计算结果以何种单位显示（dBm，W or mW） Frequency unit 计算结果以何种单位显示（Hz，m，THz，or nm） Decimal Places（小数位） 计算结果以何种形式显示数值。 Sensitive（灵敏度） 能被探测到的最小输出功率值。 Resolution（分辨率） 光谱最小分辨带宽值 Calculate Noise Floor（计算本底噪声） 定义本底噪声是否应用插值方式计算。当噪声被添加到信号中时，此参 数的设定将起到非常重要的作。 Interpolation Offset（插值偏移） 从信道的中心频率偏移的插值来估算本底噪声。 （注：对于全局变量的理解和把握需要大量的实际演练，此课时只是对其中的参数以 及作用做了一下简单的介绍，给大家一个整体的轮廓感，进一步的加深理解，可 以再实例演练中得到，同时，随着理解的加深，对整个软件的运用能力会有进一 步的提升。） 第五课 实例演练：Transmitter—External modulated laser（发送模块——外调制激光器） 首先，按照第二第三课时所提方法，将相关器件在 Component Library 中提取，按照 下图样式连接。 Figure 38 Connecting components to visualizers Visualizers and data monitors（测试仪器与数据检测器） 当你连接一台 Visualizers 设备到某器件的 Output port（输出端）时，Optisystem 软件 会默认在此 Output port 端插入一个 data monitor 进行数据监控和存储。 （注：当某器件输出端被连接上一台或多台 Visualizers 时，都相当于器件输出端口连 接了一个 data monitor 之后，再由此 data monitor 转接到 Visualizers 上的，这也是为何器 件的一个 Output port 能够同时连接多台 Visualizers 的原因。当有 data monitors 接到器件 端口时，端口处回多出一个矩形小方框。（见 Figure39，在图中，Mach-zehnder modulator 的 Out port 上同时连接了 OTDV（光时域检测仪）与 OSA(光谱仪)两台 Visualizers。 ） Figure 39 Visualizers and monitors Connecting a monitor to a port（连接一个数据监控器到输出端口） 作为 Visualizers，它的工作，即处理由 Data monitors 储存下的数据。当然，你也可以 在不连接 Visualizers 的情况下，只连接 Data monitor 到输出端口上，这时，Data monitor 将在文件仿真工作运行之后储存下相关数据，一旦需要应用 Visualizers 来对此端口进行测 试观察，你只需将此 Visualizer 连接到此端口之后，打开此 Visualizer 的图表观察窗口就可 以了，而无需再对此仿真任务，在进行一次仿真处理操作。 连接一个 monitor 到某 port，须执行以下操作（以 CW laser 的 output port 为例）。 步骤 操作 从菜单栏中选择 Layout tools 图标，在下拉菜单中选择 Monitor Tool。 此时光标将变为 Monitor tool 形状（黑色小方框） 点击 CW Laser 的 out port。（有矩形小方框出现） 取消 Monitor Tool 操作，可点击 Layout tool 图标，在下拉菜单中选择 Layout tool 选项。 这时，一个 Monitor 就被成功安装到了 CW Laser 的 output port 上来 储存其输出的相关数据。 注：如果在 output port 上已经被安装了一个 Monitor（输出端口存在矩形小方框） 则执行以上操作，即取消此 output port 上的 Monitor。（以上操作，应用窗口右侧 纵向快捷工具栏中的小工具图标，也能完成，且操作简便。 至于一般器件及检测仪器的参数修改设定，在第二课时中我们已经做了介绍，这里不 做过多的探讨，下面直接进入参数设定选项卡中的 modes 选择一节，进行简单的讲解和介 绍。 Changing parameter modes: arithmetic expressions（改变参数模式之算术表达式） 在每个器件的参数性能对话框中，每个参数都对应有三个 modes（模式）：Normal（常规）， Sweep（扫描），Script（脚本）。在 Script mode 中，允许你通过算术表达式访问对应的全局 变量。 改变 parameter modes，执行以下操作（以 CW laser 为例）： 步骤 操作 在 Main layout 中，双击 CW laser CW laser 参数对话框将弹出（见 Figure 40） 点击 Frequency 的 Mode 一栏，下拉列表将弹出。 从此下拉列表中选择 Script 一项。 再点击 Frequency 的 Value 一栏，Parameter Script Editor（参数脚 本编辑器）的对话框将弹出 在此对话框中键入 193.1+0.1 点击 Evaluate（生成）按钮，和 Ok 按钮。 点击 Evaluate Script （生成脚本）按钮。 此时，由脚本生成的值将出项在 CW Laser Properties 对话框的下方 的信息窗中。Frequency 的值将变为 193.200000. 点击 Ok 按钮，保存操作并返回 Main Layout。 Figure 40 Scripted parameters 第二三课时中，我们介绍了对于当前 Project 的仿真计算。在这里，我们将介绍对于运行结 果的保存。 Saving the simulation results（仿真结果的储存） Optisystem 允许你保存 monitor 中的数据。它允许你同时保存当前文件及其运行后储 存在 monitors 中的数据。当你下次载入此文件时，Visualizers 会重新提取和计算 Monitor 中的数据，立即生成相关图形及结果。 保存仿真结果，执行以下操作“ 步骤 操作 运行仿真结束后，从菜单栏中的 Tools 选项的下拉菜单中选择 Options 选项。此时，Options 对话框将弹出。（见 Figure41） 选择 Save Monitor Data，点击 Save 按钮。 结果将随从当前运行的 Project file 一同保存。 选择 File-Calculate，执行仿真运行操作。 运行结束后，选择 File-Save As。 保存对话框将弹出（见 Figure42） 保存此 project 文件。 （注：由于保存了 Monitors 中的数据在此 Project 中，因此该文件信息将变得非常大 以至于再次载入时，将会有一定的延迟时间，而且 Visualizers 对 Monitors 中的数据的重新 计算，也会同文件载入一并进行。） Figure 41 Options dialog box—Save Monitor Data selection Figure 42 Save As dialog box Displaying results from a Visualizer（显示仿真结果） 第 二 三 课 时 已 经 就 Visualizer 中 的 结 果 显 示 做 了 说 明 。 这 里 不 做 赘 述 。 如 图 为 双 击 Oscilloscope 所显示的文本图像，Optisystem 系统在仿真过程中的信号与噪声是分别传输的， 因此，你可以分开观察仿真结果。在图像左侧有四个选项，供你选择后分别观察不同条件下 的仿真结果。 *Signal *Noise *Signal+Noise *All Figure 43 Oscilloscope Figure 44 SOA Figure 44 Optical Time Domain Visualizer 如 Figure43 44 所示，分别为 OSA 和 OTDV 的仿真结果窗口，早窗口的左侧和下方各有不 同的选项卡，作用效果与 Oscilloscope 的选项卡非常相似，大家可以去体会它们的功用。 Info-Window（信息窗） 当你打开 Info-window 时，它会出现在仿真结果窗口的工作区内，当你应用 zoom（缩 放），pan（平移），trace（追踪）等功能时，此 Info-window 将即时反应工作图表中光标所 在的位置。 Accessing the Info-window（访问信息窗） 调出 Info-window，执行以下操作： 步骤 操作 双击当前 Project 中的某 Visualizer 图标，弹出仿真结果窗口。 右键单击此仿真结果的图形工作区，在弹出的图形工具箱中选择 Info 工具图标（见 Figure 45），或者点击位于图形工作区左上角的 Grap