2.1 Модели и алгоритмы

В этом разделе приведено описание некоторых моделей и их параметров, а так же алгоритмов.

Каждая модель в LinkSim представлена в виде кнопки в средней части левой инструментальной панели. Левая сторона кнопки соответствует входным сигналам модели, правая сторона кнопки соответствует выходным сигналам модели. Некоторые модели генерируют графики или файлы результатов выходных сигналов.

Модели разделяются на пять общих категорий: модели передатчика, модели канала, модели приемника, модели контроля и модели анализа. Передатчик, канал и приемник представляют модели, включающие компоненты соответствующих блоков оптической линии связи. Модели контроля - специальные модели, которые осуществляют функции, помогающие управлять моделированием и оперировать данными сигнала в процессе моделирования. Модели анализа проводят исследования результатов и генерируют графики результатов. Ниже приведено описание моделей, используемых в этой работе.

Прямо модулируемый лазер.

Эта модель блока лазер модулируется непосредственно с электрическим сигналом. При этом вычисляется электрический поток, попадающий в лазерный диод, и вычисляется выходной оптический сигнал. Эквивалентную схему данной модели можно представить в следующем виде:

Рис. 1. Эквивалентная схема модели прямомодулируемого лазера.

Где I_d - лазерный поток модуляции, R_s - сопротивление источника. Передаточная функция:

(1.1)

Уравнение разряда лазера:

(1.2)

Усиление лазера смоделировано по следующей формуле:

(1.3)

Лучевая и нелучевая эмиссия смоделирована по следующей формуле:

(1.4)

Время жизни фотона вычислено исходя из значений входных внутренних потерь и общих потерь зеркала по формуле:

(1.5)

Время жизни носителя рассчитано по формуле:

(1.6)

Рабочая точка dc лазера устанавливается исходя из уровня оптической мощности или уровня токов смещения. Так как программа численно оценивает рабочую точку dc, необходимо определить требуемое для переходных процессов время и значение установившегося состояния. Времена немного превышающие время рекомбинации должны быть достаточны.

Тестирование:

Для того, чтобы определить обеспечивают ли выбранные параметры необходимые условия, параметры лазера могут быть проверены непосредственно из окна редактирования параметров. При этом воспроизводится график кривой L-I и частотная характеристика сигнала. Они обычно используются при решении уравнений для лазера при изготовлении фактических полупроводниковых лазеров. Следует заметить, что при выборе данной опции автоматически сохраняется набор параметров компонента, который заменяет первоначальные параметры, определенные до открытия составляющего окна редактирования параметров.

Входы:

* 1: Электрический сигнал

Выходы:

* 1: Оптический сигнал

Параметры:

(имя) Тип Неплатеж Диапазон Единица Название

	Название		Тип		По умолчанию		Диапазон		Единица
	Iо		double		3·10-3		0≤х≤1032		А
	Ро		double		0		0≤х≤1032 С)32		W
	То		double		1.5·10-9		0≤х≤1032		sec
	А		double		0		0≤х≤1032		1/sec
	В		double		10-10		0≤х≤1032		cm3 /sec
	С		double		3·10-29		0≤х≤1032		cm6 /sec
	Effint		double		0.9		0≤х≤1
	Ns		double		0.0		0≤х≤1е32
	Tn		double		10-9		0≤х≤1032		sec
	Indx		double		4.1		0≤х≤1032
	Go		double		1537		0≤х≤1032		1/cm
	Ntr		double		1.5·1018		0≤х≤1032		1/cm3
	e		double		10-16		0≤х≤1032
	К		double		0.1		0≤х≤1
	a		double		2		0≤х≤1032
	b		double		10-4		0≤х≤1
	Lcav		double		345·10-4		0≤х≤1032		cm
	Lstp		double		2.5·10-4		0≤х≤1032		cm
	Lact		double		500·10-8		0≤х≤1032		cm
	Aint		double		40		0≤х≤1032		1/cm
	Amir		double		33		0≤х≤1032		1/cm
	Lb		double		0.3·10-9		0≤х≤1032		H
	Cp		double		2·10-12		0≤х≤1032		F
	Rd		double		5		0≤х≤1032		Ohm
RIN		double		-150		10-32 ≤x≤1032		dB/Hz
Rs		double		50		0≤x≤1032		Ohm
F		double		1.0		0≤x≤1.0
Wavelength		double		1550·10-9		0≤x≤1.0		m

Описания параметров:

Io: лазерный ток смещения.

Ро: лазерный уровень мощности для рабочей точки dc

То: время достижения установившегося состояния.

А: коэффициент в Rrec = AN + BN² + CN³.

В: коэффициент в Rrec = AN + BN² + CN³.

С: коэффициент в Rrec = AN + BN² + CN³.

Effint: внутренняя квантовая эффективность.

Ns: Ns для Goln =: (N + Ns) / (Ntr + Ns).

Tn: бимолекулярное время рекомбинации.

Indx: индекс оптической моды.

Go: коэффициент для функции Goln (N/Ntr).

Ntr: коэффициент для функции Goln (N/Ntr) - прозрачная концентрация носителей заряда.

Е: коэффициент нелинейного усиления.

К: оптический фактор оболочки.

А: фактор уширеиия линии.

В: коэффициент спонтанной эмиссии обратной связи.

Lcav: лазерная длина.

Lstp: лазерная ширина полосы.

Lact: толщина активной области.

Aint: внутренние потери лазера.

Amir: потери зеркала лазера.

Lb: диодная индуктивность блока лазера.

Ср: диодная паразитическая емкость.

Rd: диодное сопротивление.

RIN: интенсивность шум лазера.

Rs: сопротивление управляющего источника.

F: величина энергии утечки с выхода зеркала.

Wavelength: длина волны лазера.