1、 OptiSystem 7 入门讲义（中文） 编译人：郑小歪 E-mail： 此讲义仅适用于 OptiSystem 光通信仿真软件的初学者。 （ 注：此讲义为个人闲暇所编，仅作个人学习与交流，不做他用，存在疏漏与翻译不妥之处在所难免，请诸位抱着批判且中肯 的态度给予指正。自成稿之日起，除编译者本人外，请大家本着人道主义精神，三月内，请勿在各大光电论坛上传和分享该文稿。 另注：此讲义出自光通信仿真软件交流 QQ 群： 49258352 群主：冷小漠，并感谢群成员： girl，小蟹 *-*璟的不吝赐教。 郑小歪 2009.11.01） 前言 -OptiWave 系列软件简介 “As optica
2、l systems become more and more complex, scientists and engineers must increasingly adopt advanced software simulation techniques for vital assistance with design issues. OptiSystems power & flexibility facilitates efficient & effective photonic designs.“ Dr. Govind P. Agrawal, Professor, Institute o
3、f Optics, University of Rochester Author of Fiber Optic Communications Systems “随着光学系统变得越来越复杂，科学家和工程师更加必须采用先进的软件仿真技术作为解决设计问题的必要辅助手段。 OptiSystem 的强大功能和高度灵活性能够有助于实现有效且高效的光子设计。” 罗切斯特大学光学学院教授， Fiber-Optics Communications Systems（光纤通信系统）作者 Govind p. Agrawal 博士 OPTIWAVE（http:/ ）公司成立于一九九四年，总部位于加拿大，是光纤通信领域中
4、从事光通信系统、光纤与光子学元器件模拟设计软件开发的国际著名公司。 目前， OptiWave 拥有一千多个用户，遍及全球四十多个国家和地区。这些用户包括朗讯、北电、 NTT、 Hitachi、 Matsushita、阿尔卡特、 JDS Unphase、康宁、西门子、爱立信、 Marconi、Pirelli Cavi 等，国内的主要用户有深圳华为、武汉烽火、北京大学、香港中文大学、台湾国立大学、北京航天航空大学、上海交通大学、南开大学、天津大学、浙江大学等等。 OpticWave 公司产品不断发展完善，其推出的模拟软件功能强大，界面友好，操作方便，主要包括以下几个系列。 1. OptiBPM 光
5、学波导设计软件 概述 OptiBPM 可用来设计复杂的光波导，并模拟这些波导中的光信号定向、耦合、开关、分波和复用/ 解复用，从而提高工程师的设计能力，规避设计风险，和降低波导设计成本。OptiBPM 基于光束传播法（BPM ），通过模拟任何波导内的光分布，使得设计者观测模拟光场分布并同时检测发射光场和引导光场。可靠的光束模拟特点便于计算机辅助设计多种集成以及光纤波导问题。 OptiBPM 的最新版本 OptiBPM9.0 还提供了一些类的重要新功能，比如能在布局设计和波导模拟中界定和应用各向异性材料等。 应用 *设计整合基板的波导，包括通道波导，条状或畸形波导，掩埋型波导，或扩散行成的渐变折
6、射率波导。 *设计多种器件，如 分路器，合路器，耦合器，调制器，复用器/ 解复用器与 AWG（波导阵列光栅）。 *通过与 OptiSystem 整合可以模拟器件设备规模和光子电路规模。 性能与功能 *集成仿真环境 *功能强大的优化与误差分析 *改良的几何波导关系 OptiBPM9.0 的新特点 *支持 DXF 和 GDSI 文件导入 *光纤向量与 LP 模式解决 *高级比例光纤环路分析 2. OptiFDTD 时域光子学仿真软件 概述 OptiFDTD 适用于无源及非线性光子学器件的模拟设计。OptiFDTD 能够设计、分析及测试器件中的波传播、散射、反射、衍射、偏振以及非线性现象。利用有限差
7、分时域（Finite Difference Time Domain）方法，实现非常高的准确性和完备性的边界条件。该方法利用全矢量元在时域和频域上解 Maxwell 耦合卷积方程。可以用于任意几何体并且对于器件的材质没有任何限制。 应用 *光带隙材料与器件 *光微环滤波器和共振器 *以波导材料为基础的光栅 *衍射微光学元件、复杂的集成光学结构 *分线性材料，色散材料，表面等离子体和各向异性材料 *光子表面等离子体和表面等离子波 *纳米粒子、单元、薄片、透镜 *电磁现象 OptiFDTD7.1 新功能 *OptiFDTD7.1 提供了 Windows XP 64bit 和 Vista 64bit
8、操作系统的支持。 *全场散射场（TF/SF ）：引入一个新的完全倾斜平面波激励方法，这样可以区分全场和散射场。支持理想的场交叉区分析和光栅仿真。 *平面输入波的初相位：新特性能够让用户用输入波来补偿初相位，特别用于对几个输入平面波进行耦合信号分析。 *FDTD 边带处理， OptiFDTD 集成了 2D 边带处理。基于减少仿真区域，从而产生边带图表。 *波导厚度选择，波导可以再厚度和宽度上窄化。通道波导和光纤可以被线性或者成比例的窄化。 *数据分析， OptiFDTD 提供强大的数据后处理工具。包括，离散傅里叶变换，传输函数计算、静态及时域电磁场图案，矢量分析、偏振计算、远场转换、2D/3D
9、观察模式。 *Lorentz-Drude 模型，Lorentz-Drude 模型用于金属集成的光子回路。这一先进的材料模型，为用户提供了对金属结构更准确、全波仿真。 *PWE 边带处理，基于平面波扩散（PWE ）的新边带处理可以使用户在三维分析光子晶体材料的特征。 主要功能和特征： *OptiFDTD 丰富的材料库 *无损以及损耗材料 *各向同性以及各向异性材料 *衍射谐振材料 *Drude 材料，Lorenz-Drude 模型 *二阶，三阶非线性材料 *克尔效应、拉曼效应材料 *金属材料、理想半导体材料 各种激励源： *波导模式、高斯模、矩形波、单波长激励源 *用户自定义激励源 *点光源、偶
10、极子光源 *光谱、功率、幅度、方向可调 *多激励源、多端口、多波长 先进的边界条件： OptiFDTD 包含了一个先进的边界条件仿真特性，可以用来优化存储和提供更加准确的结果。代替传统的 PML 方法，采用 UPML 方法计算吸收边界条件。 周期边界条件，对周期和对称结构的理想电介质和理想的磁介质，采用 UPML 方法实现更加先进的仿真。 完备的光子晶体设计： OptiFDTD 允许用户设计任何格子和周期结构的光子晶体。可以改进设计特征，用户可以自定义形状和结构。 通过脚本程序自动仿真： 用户通过 VB 脚本语言实现自动仿真。该仿真完全与用户界面集成，自动脚本工具实现流线自动过程，快速、方便转
11、换任何层设计或者部分设计到脚本：用户可以建立器件库，可以添加任何新的设计无需手动用户界面操作，用户可以方便穿件非常复杂的设计，用综合的后处理工具进行优化仿真。 3. OptiFiber 光纤设计软件 概述 在电讯和数据传输中，光纤的参数选择直接影响到这个光学系统的性能。截面尺寸、材料成分和折射率分布都影响光纤的线性和非线性效应，因此必须认真选择已达到好的光学性能。应用 OptiFiber 光学设计软件大大简化了光纤设计过程。对于使用和设计光纤、光纤器件和光纤传输系统工程师、科学家、学生， OptiFiber 是一套功能强大的工具，包含了“光纤模态解析”、“光纤色散模型”、“光纤损耗”、“偏振模
12、色散”（PMD ）等运算工具。 应用 *评估参数、灵敏度和容限 *根据有限差分方法或传输矩阵方法求解 LP 或矢量模式的光纤模式 *分析从仪器（例如 EXFO NR-9200 ）测得的光纤形状 *单模光纤设计，例如 Corning SMF-28 、色散平坦光纤或色散位移光纤。 *多模光纤设计，例如 50/125 m 和 62.5/125 m 二氧化硅光纤。 *传播中的多模干涉图的可视化 *自动参数扫描 *光纤传感器设计 *计算来自固有或非固有干扰的双折射和 PMD 。 4. OptiGrating 集成光纤光栅设计软件 概述 OptiGrating 是一款功能强大、易于使用的光纤光栅以及波导光
13、栅设计软件，用于结合了光栅特性的光纤器件设计，它运用耦合模型理论模拟光并实现对光栅的分析综合。一个复杂的光栅是可以近似看做由一系列的独立单元组成，可以运用传输矩阵来连接各个单元，从而分析整个光栅的特性。因此，在光栅器件的设计中，需要测试并巧妙处理光栅结构，优化各个光栅单元性能，从而完成整个光栅器件的设计。 应用 *WDM 分插、窄带和宽带光纤 *以及波导滤波器 *光纤布拉格反射器 *EDFA 增益平坦元件 *光纤通信的色散补偿器 *使用光栅切趾进行边带抑制 *光纤传感器和波导传感器 *耦合到包层模式的长周期光栅 5. Optisystem 光通信系统与放大器设计软件 概述 OptiSystem
14、 可以帮助用户规划、测试和模拟几乎传输层所有的光纤系统，包括局域网、城域网和广域网，也提供了从组件到系统各个层面的传输层光通信系统设计和规划，并仿真出分析结果和应用。而通过与 optiWave 公司其他软件产品，工业设计工具和电子自动化设计软件的整合，Optisystem 有助于你的产品迅速推向市场，并缩短投资回收期。而最新的Optisystem7.0 提供了对 64Bit 操作系统的支持。 应用 *WDM/TDM 或 CATV 网络设计 *SONET/SDH 设计 *发送端、通道、放大器和接收器设计 *误码率估算以及对不同接收模式的系统性能估算 *放大器系统的误码率以及链路预算估计 特点与功
15、能 *丰富的器件库 *Optiwave 系列软件整合 *混合信号表达 *质量与性能法则 *高级工具与数据检测 *分级仿真子系统 *强有力的脚本语言 *强大的数据计算流 *生成页面报告与物料成本 Optisystem7.0 的新功能与新特点： *WDM-PON、无源网络（PON ） *FTTx、无线光通信（OWC ）、光纤无线电（ROF ） *双向 AWG、微波组件 *MLSE（极大似然估计） *自由空间光通信（FSO） *空间以及极坐标图 *高级分析工具与 S 参量提取 Optisystem 的两种版本 1.Optisystem 放大器版本- 光纤放大器& 激光器设计软件： *反射式半导体光放
16、大器（RSOA ） *针对 CATV 或 WDM 网络设计的单级或多级 EDFA *反射、裂带和双向放大器：光学增益平坦放大器；线性，非线性和环形光纤激光器 *拉曼和混合拉曼/EDFA 仿真；ASE 宽带光源；增益平坦滤波器 *放大器系统误码率和链路预算评估 2.Optisystem 多模光通信系统版本- 多模光通信系统设计软件： *多模光纤模型，包括 Parabolic-Index 和 Measured-Index 模型 *高级模式解决方案，为不同光纤概况计算耦合系统和模态延误 *整合使用 OptiFiber，Optisystem 使用户可以轻松设计出光纤折射率分布 *空间耦合器允许在不同组
17、件之间模拟旋转、位移和倾斜。 *一个包含多模光探测器和接收器的库，其中包括因为光未对准而造成的损失 *镜头和光圈组件使用户可以操纵特殊分配的光信号 *通过环绕通量分析仪计算平均光强和环绕通量 *空间观测仪显示不同的三维图表用于分析空间模式和对于每一个偏振的所有模式 *延迟分析器，可以发射接收光脉冲，自动引入发射机和光纤之间径向偏移，对于分析差分模式延迟和脉冲宽度随径向偏移。 （注： 09 年 OptiWave 公司推出了 8.0 版本，与 7.0 相比又加入了一些新的功能，可以在其官方网站上查得，在这里不做过多赘述。） 6. OptiSPICE 光电子线路设计软件 OptiSPICE 是首款用
18、于包含光学元件和电子元件交互的集成线路分析的线路设计软件。它允许在晶体管层对光电子线路进行设计和仿真，包括激光驱动器到跨阻放大器、光互连以及电子均衡器。OptiSPICE 可提供同时包含光学部分和电子部分反馈的光电子线路的自洽解。OptiSPICE 是参数提取、示意图设计、线路仿真及波形分析的完全集成解决方案。 说明 *在芯片级和电路板级同时存在电气元件和光学元件的趋势越来越明显，因此，为设计者提供可准确高效地预测光电集成线路和电路板中信号行为的可靠仿真框架就变得非常重要。 同时对光学元件和电气元件进行仿真是一个多学科性问题。控制光学元件和电气元件的方程并不适用于在传统数字引擎内进行联合仿真。
19、另外，光电子元件与温度有关，仿真时需要考虑此相关性，才能获得正确结果。对有大功率电气元件（例如激光驱动器）的普通基板上集成的光器件进行建模时，温度效应尤其重要。在这种情况下，紧邻的电子与光学元件（例如激光器）会产生明显的热量耦合效应。在这种情形下，电气、光学及热学域的耦合需要一个自洽解。 *OptiSPICE 是唯一一款应用于光能、电能及热能领域自洽仿真的线路设计软件。光学元件由延迟微分方程表示，电子电路由代数微分方程表示，而热回路则由一组一阶非线性热扩散方程表示。 OptiSPICE 支持种类繁多的电子电路元件，例如二极管、晶体管、BJT 和 MOSFET，还支持激光二极管、光纤和光电二极管
20、等光学元件； OptiSPICE 可提供瞬态时域分析、小信号频率分析和噪声分析。 具体优点 *通过 OptiSPICE 的综合设计环境，在一个仿真引擎下同时实现光路仿真和电路仿真，从而显著降低产品开发成本并提高生产率。 *运行先进的瞬态时域分析、小信号频率分析及噪声分析，以准确预测高级光电子线路的行为。 *OptiSPICE Schematics 以直观的图形用户界面形式提供直接的示意图条目。它使示意图设计、参数说明、波形探测及运用变得更加简单。 *利用 OptiSystem 进行波形分析可实现复杂的后处理功能。高级可视化工具生成 OSA 光谱、信号啁啾、眼图、偏振态、星座图等等。 *包括用于
21、创建 OptiSPICE 模型的参数提取工具。可使用参数提取器从测量数据中找出适合测量的最佳 OptiSPICE 模型参数组。 应用 *可用于在晶体管层对光电子线路进行设计和仿真，包括激光驱动器到跨阻放大器、光互连以及电子均衡器。 *可以进行光电子线路的信号完整性分析，包括 BER 模式的眼图分析 除以上六种光通信（器件设计与系统设计）方面的软件以外，OptiWave 公司还出品了针对特定领域的专门光通信软件。在这里，不做过多说明。 OptiWave 自成立之初就与 Aglient、EXFO、Desigh Workshop 、Mathworks 等国际知名公司、研究机构合作，形成密不可分的战略
22、合作关系。EXFO 公司、Aglient 公司相关产品能够轻松导入/ 导出 OptiWave 模型。OptiSystem 能够轻松导入您自己设计的器件，或者MATLAB、SPLCE 的仿真结果。OptiBPM9.0 能够轻松导入 AutoCAD 和 Calma 软件生成的文件。此外，OptiWave 公司系列仿真软件还提供了强大的 VBScripting 功能，您可以从用户界面上轻松实现对 OptiWave 软件的高级控制，只需要编写简单的脚本，就可以让软件自动运行起来完成一系列的仿真工作。 第一课 软件操作入门（Getting started ） （上） Optisystem 光通信仿真软件
23、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
24、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
25、 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 TDMWDM 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
26、。 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 OptiFiber。 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
27、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 （ EYE 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
28、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
29、） 。 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
30、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
31、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
32、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
33、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
34、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
35、。 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
36、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 报告生成器 以 HTML 或者 RTF 的
37、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
38、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。 官方网站 http:/ 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，逐渐让大家熟知。 若运行 Optisystem，执行以下操作 #开始程序Optiwave Software OptiSystem7OptiSystem 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（P
39、roject 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 记录本 负责主窗口的器件载入，当前操作
40、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
41、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
42、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
43、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 1 从菜单栏中的 File 中选择 Open 选项 2 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 Lib
44、rary 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）
45、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：
46、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 1 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） 2 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
47、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 z 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 Mea
48、sured 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
49、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 1 双击 Project Layout 中的 NRZ Pulse Gene
