OptiSystem应用：差分模式延迟和模式带宽

对于差分模式延迟测量（DMD），在被测多模光纤的纤芯上以小的径向增量扫描850 nm探针。

在每个位置，记录对短脉冲的时间响应。在移除参考脉冲宽度之后，DMD的时间宽度是包含在径向位置之间的迹线的第一脉冲上升沿和最后一个脉冲下降沿之间，在25％的阈值水平上确定的。

DMD分析仪工具将必要的设备封装在一个组件中进行此测量。

光纤模式带宽可以在时域测量，使用光脉冲发射到光纤的一端，并测量输出的时间响应。将信号转换为频域之后，可以从传递函数H(f)看出带宽。

滤波器分析仪组件与多模发生器相结合，可以方便地测量光纤带宽。

DMD测量

50μm光纤系统 ：

使用默认的全局参数，我们可以开始添加组件来分析光纤DMD。

从组件库中，将以下组件拖放到布局中：

在“Default/Visualizers Library/Optical”中，将“Differential Mode Delay Analyzer”拖放到布局中。

在“Default/Optical Fibers/Multimode”中，将“Parabolic-Index Multimode Fiber”拖放到布局中。

对于光纤，“Attenuation”设置为“0dB /km”，“Length”设置为“300m”。

下一步是根据图1连接组件。

图1.DMD测量系统布局

在本例中，DMD分析仪将生成一个Laguerre-Gaussian空间模式LG00，光斑尺寸为5 μm。光纤和分析仪的参考长度为300米。该分析仪将产生10个信号，将横向模式从0移至25 μm。希望得到的结果是50 μm光纤的DMD图。

运行仿真：

我们可以运行这个模拟并分析结果：

要运行模拟，您可以转到File菜单并选择Calculate。您也可以按Control+F5或使用工具栏中的计算按钮。选择“计算”后，应出现计算对话框。

在计算对话框中，按Play按钮。计算应执行无误。

观察结果 ：

为了查看结果，转到项目浏览器并选择Differential Mode Delay Analyzer（图2）下的Graphs文件夹。

图2.Differential Mode Delay Analyzer 图表

下图是“Differential mode delay”图（图3），它显示了光纤输出脉冲的时间-径向演化。

图3.50μm光纤的差分模式延迟图

该分析仪还可以计算DMD和单个脉冲宽度与径向偏移关系。此外，还可以计算给定输入脉冲的光纤传递函数和带宽。

图4.50μm光纤的DMD和单个脉冲宽度

模式带宽测量

系统设置 ：

使用50mm光纤，我们可以设置模式带宽的测量：

从组件库中，将以下组件拖放到布局中：

在“Default/Filter Library/Filter Analyzers”中，将“Optical Filter Analyzer”拖放到布局中。

对于滤波分析仪，将参数“Frequency”设置为850nm，“Frequency range”设置为20ghz，“Time domain”设置为true，“Frequency unit”设置为Hz。

在“Default/Transmitters Library/Multimode”中，将“Multimode Generator”拖放到布局中。

对于光纤，启用“Const. mode power dist.”（Numerical 选项）和参数 “Length”为1km。

根据图5连接组件。

图5.模式带宽项目布局

滤波器分析仪将产生一个时域脉冲并测量光纤响应。光纤将为模式（MPD）产生恒定的功率分布。

观察结果 ：

滤波器分析器还使用项目浏览器生成图形和结果（图6）。

图6.滤波器分析器图形和结果

滤波器分析仪将产生一个时域脉冲并测量光纤响应。光纤将为模式（MPD）产生恒定的功率分布。光纤带宽可由滤波器带宽参数计算（5.54 GHz / 2 = 2.77 GHz.km）。另外，选择Transmission Function（图7），可以显示光纤传递函数。

图7.光纤传递函数