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Apostila sobre os Tutoriais de Uso do Programa

OptiSystem 8.0

1. Introduo

O objetivo deste texto fornecer um auxlio aos usurios do

programa OptiSystem 8.0 , bem como, tornar mais fceis os tutoriais de

uso disponibilizados pela Optiwave junto com o programa.

Como j apresentado anteriormente , ainda sobre a verso 7.0 , o

programa OptiSystem permite a realizao de planejamentos, testes e

simulaes de links pticos nas camadas de transmisso de redes pticas

modernas. A importncia do desenvolvimento de tais trabalhos est

expressa na citao do professor Goving P. Agrawal sobre o programa.

As optical 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.

Alm disto, a cada nova verso, so inseridas novas funcionalidades

de modo a incorporar os avanos tecnolgicos , tanto em termos de

componentes , isto , dispositivos presentes nas redes pticas, quanto em

termos de tcnicas computacionais, obtidos, em relao verso

anterior.

So oito os tutoriais de uso, ou l ies. Em cada uma delas, so

apresentados os componentes utilizados nas redes pticas modernas.

Quando necessrio, tambm so apresentadas facilidades computacionais

que o programa oferece para a simulao de sistemas pticos com vrios

componentes.

A janela de trabalho do programa composta, basicamente, por trs

partes. Uma parte, esquerda, denominada Component Library . nesta

parte que esto localizados todos os componentes que podero ser

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utilizados para o desenvolvimento do sistema a ser analisado. Na rea

central , est o Layout Project , que onde so inseridos os componentes

e onde o projeto efetivamente criado. Por fim, na lateral direita temos

o Layout Tools que dispe de ferramentas para uti l izao no

desenvolvimento do projeto.

Tela inicial do OptiSys tem

Tela do Component Library

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Tela do Layout Pro ject Tela do Layout Tools

Alm disto, os procedimentos para a insero dos componentes que

estaro presentes nos sistemas a serem analisados consistem,

basicamente, em clicar e arrastar os componentes presentes dentro da

biblioteca Default ou, caso tenham sido criados pelo usurio, dentro da

pasta Custom .

2. Objetivos

Como mencionado, o objetivo deste texto apresentar, de uma

maneira simples, o funcionamento do programa OptiSystem 8.0 e tambm

explorar suas potencialidades , considerando o fato de que o software

desenvolvido com o intuito de simular redes pticas.

Portanto, a partir de um sistema WDM bidirecional de quatro canais,

vamos explorar cada uma das lies apresentadas pelo tutorial, de modo

a percorrer aspectos que no estejam presentes nas lies bem co mo

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detalhar outros que sejam importantes. Assim, este texto constituir um

guia de uso mais detalhado que os tutoriais, porm mais simplificado.

3. Lies dos Tutoriais de Uso

3.1. Lio 01: LASER com Modulao Externa

Um sistema de telecomunicaes consi ste de um transmissor, um

meio de comunicao e um receptor. Se o transmissor tambm atuar

como um receptor, ele passar a ser chamado de transceptor.

Vamos, inicialmente, montar um sistema unidirecional como na

figura abaixo.

Na lio 01, ser mostrado como montar um transmissor baseado

num LASER de onda contnua com modulao externa.

Um transmissor LASER com modulao externa um LASER de

onda contnua modulado externamente. A modulao externa ser feita

por um modulador de Mach-Zehnder.

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Para montar o LASER com modulao externa, utilizamos os

componentes j disponveis no programa. A localizao est dentro da

pasta Default .

A fonte ptica est dentro do endereo:

Default Transmitters Library Optical Sources CW Laser

Arrasta-se o cone do CW Laser at o Layout Project . Ao soltar o

boto do mouse , o componente automaticamente inserido.

LASER de onda cont nua (CW Laser)

Cada componente possui configuraes prprias. Para ter acesso a

estas propriedades, basta dar um duplo clique sobre o c omponente ou

clicar com o boto direito e acessar a opo Component Properties .

sugerido, para um conhecimento mais aprofundado, que o usurio ao

inserir um dado componente, sempre acesse suas propriedades para

maiores informaes ou para consulta ao help do componente.

Propriedades do CW Laser

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Insere-se em seguida a fonte da modulao ptica, que ser

realizada pelo modulador de Mach-Zehnder, posto que o CW Laser

uma fonte ptica de emisso contnua. Este modulador est guardado

dentro do seguinte endereo:

Default Transmitters Library Optical Modulators Mach-

Zenhder Modulator

CW LASER e Modulador Mach-Zehnder

Esto inseridos o modulador e a fonte ptica. Entretanto, ainda

no h modulao no feixe ptico, pois o modulador no realiza esta

modulao por si s. Assim, se faz necessria a insero de uma fonte

de informao que ser a responsvel por modular o feixe ptico,

atravs do Mach-Zehnder.

Propriedades do Modulador Mach -Zehnder

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Portanto, deve ser inserido um gerador de seqncia de bits , bem

como, o gerador de pulsos eltricos que enviar estes bits ao

modulador, para que o feixe saia dele modulado.

Para inserir o gerador da seqncia de bits e tambm o gerador

dos pulsos eltricos:

Default Transmitters Library Bit Sequence Generators

Pseudo-Random Bit Sequence Generator

Default Transmitters Library Pulse Generators

Electrical NRZ Pulse Generator

Transmissor com modulao externa

Propriedades do Pseudo-Random Bit Sequence Genera tor

Propriedades do NRZ Pulse Generator

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O transmissor com modulao externa est montado. No entanto,

no h nenhum componente inserido que permita a visualizao dos

resultados obtidos. Logo, devemos inserir componentes que possam

fornecer tais resultados. O OptiSystem possui componentes que

permitem a visualizao tanto dos componentes eltricos quanto

daqueles pticos. Para os componentes eltricos, vamos inserir o

osciloscpio. E para os pticos sero dois os visualizadores, o

analisador de espectro ptico e o visualizador ptico no domni o do

tempo. Suas localizaes so:

Default Visualizer Library Electrical Oscilloscope

Visualizer

Default Visualizer Library Optical Optical Spectrum

Analyzer

Default Visualizer Library Optical Optical Time Domain

Visualiser

Visualizadores e transmissor com modulao externa

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Agora o sistema est completo. Para que a simulao seja

efetuada, deve-se instruir o programa a efetuar os clculos. Isto pode

ser feito a partir da opo Calculate dentro do menu File , ou

simplesmente, CTRL + F5.

Menu File Calcu late

Caixa de dilogo da opo Calcu late

Quando os clculos tiverem sido realizados, esta janela ficar da

seguinte forma:

Processo de s imulao

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Depois de terminados os clculos, basta dar um duplo clique

sobre cada um dos visualizadores para obter as informaes desejadas.

Visualizao do osci loscpio

Visualiao do Optica l Spectrum Analyzer (OSA)

Visualiao do Optica l Time Domain Visua li zer

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3.2. Criao de um Receptor

Vimos, no item 3.1, como criar um transmissor com modulao

externa. Mas, como mostrado no esquema, tambm necessrio que

haja um receptor. Veremos nesta parte, que no consta do tutorial,

como montar um receptor ptico , partindo da lio 01.

Posto que o sinal que chega ao receptor um sinal ptico, o

primeiro passo decodificar este sinal ptico. Os decodificadores

usuais utilizam sinais eltricos e no pticos. Portanto, deve-se,

primeiramente, transformar o sinal ptico que chega ao receptor num

sinal eltrico. Para isto, insere-se um fotodetector. O OptiSystem

possui algumas opes de fotodetectores, que esto dentro da pasta:

Default Receivers Library Photodetectors

Pasta Photodetectors

Arrasta-se, por exemplo, o Photodetector PIN para o Layout

Project . O resultado :

Transmissor com modulao exter na conectado a um fotodetector PIN

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Propriedades do fotodetector

Uma das importantes propriedades do fotodetector o rudo, ou,

em ingls, Noise . Nas propriedades do fotodetector, v -se uma aba

Noise em que esta opo est disponvel.

O sinal eltrico gerado pelo fotodetector incorpora tanto o sinal

ptico recebido e transformado quanto rudos presentes no

fotodetector, tanto o rudo trmico quanto o de t iro . Para evitar que

estes rudos interfiram na interpretao do sinal transmitido, coloca -se

um filtro de sinais eltricos do tipo passa baixa, de modo que somente

freqncias abaixo de um dado valor , a freqncia de corte, passaro

pelo filtro. O OptiSystem possui vrias opes de filtros eltricos ou

pticos. Ambas esto na pasta:

Default Filters Library Electrical ou Optical

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Considerando apenas a opo dos filtros eltricos:

Opes de fi l t ros el tr icos

Inserindo-se, por exemplo, o Low Pass Bessel Fil ter , obtm-se o

sistema mostrado abaixo:

Montagem do recep tor

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Para garantir que um sinal de intensidade suficiente chegue ao

usurio, ou ao analisador, inseriremos um regenerador de sinal . Um

regenerador muito utilizado em situaes prticas o 3R Regenerator .

O programa dispe deste regenerador que est localizado em:

Default Receivers Library Regenerators

Inserindo-se o regenerador citado, chegamos ao seguinte sistema:

Montagem do recep tor

Por fim, introduz-se o analisador, depois do regenerador. Como

desejamos verificar a taxa de erro de bit , que ser mais detalhada

adiante, introduzimos um analisador especfico que est disponvel no

OptiSystem , que o BER Analyzer .

Transmissor e Recep tor

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3.3. Lio 02: Subsistemas Simulao Hierrquica

Na lio 01, vimos como montar um transmissor com modulao

externa, a partir de um LASER de onda contnua e um modulador de

Mach-Zehnder.

Transmissor com modulao externa

Em determinados sistemas, pode haver entre seus constituintes,

uma ordem de importncia entre os componentes ou uma determinada

ordem a ser seguida para a efetuao dos clculos, o u seja, pode ser

que haja uma hierarquia.

Inicialmente, abre-se o arquivo da l io 01, ou seja, do

transmissor com modulao externa.

A criao de um subsistema, que o elemento que introduz a

hierarquia no projeto, bastante simples. Basta selecionar os

componentes que se deseja que participem deste subsistema.

Seleo dos compone ntes para cr iao de um subsis tema

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Na figura anterior, o subsistema consistir do transmissor. Assim,

selecionam-se a fonte ptica, o modulador Mach -Zehnder, o gerador

de bits e o gerador de pulsos eltricos. Em seguida, cl ica -se com o

boto direito e seleciona-se a opo Create Subsystem .

Criao do subsistema

O subsistema criado. Agora a opo Look Inside , do boto

direito, est disponvel. Quando se acessa esta opo, observa-se que o

subsistema criado idntico ao sistema original.

Visualizao dos componentes do subsis tema

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Ao criar um subsistema, retiram -se todas as conexes existentes

entre o subsistema e o sistema em si.

Para que haja uma comunicao entre eles, necessrio inserir

portas de comunicao entre o subsistema e o restante do projeto. Isto

pode ser feito, uti lizando-se a opo, que est na barra de ferramentas

Layout Tools , direita , Draw Output Port Tool . Inserem-se as portas

e ligam-se os componentes desejados s portas.

Insero de portas de sa da num subsis tema

Conexes entre o subsis tema e componentes do sis tema

Porm, da forma como foi feito o procedimento, no possvel

realizar a conexo do gerador de pulso eltrico com o oscil oscpio.

Uma maneira de se resolver este problema a partir da insero de um

componente que permita a ligao do gerador de pulsos eltricos tanto

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com o modulador Mach-Zehnder quanto com uma porta de sada , sem

que haja reduo na potncia eltrica que chega ao Mach-Zehnder. Tal

componente o Fork 1x2 , que est dentro da pasta

Default Tools Library Fork 1x2 .

Insero do Fork 1x2

Agora, possvel conectar o osciloscpio com o gerador de

pulsos eltricos. Conectando-se as portas aos respectivos

visualizadores, basta efetuar a simulao da mesma forma que antes, a

partir de Calculate ou CTRL + F5.

Como discutido na lio 01, cada componente possui

propriedades particulares. Se houver um subsistema e desejarmos

alterar uma propriedade de um dos componentes, entra-se no do

subsistema, atravs de Look Inside, clica-se com o boto direito sobre

o componente e acessa-se a opo Component Properties . Se houver

apenas um componente a ser modificado, uma sada a ser tomada.

Entretanto, se houverem vrios componentes a terem um mesmo

parmetro a ser modificado, ser necessrio repetir este procedimento

quantas vezes for o nmero de componentes a serem alterados. Uma

maneira de evitar -se esta tarefa laboriosa a utilizao de parmetros

globais.

Mas o que so estes parmetros globais? Eles so parmetros que

se aplicam a todos os componentes submetidos a eles, sem depender

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das caractersticas de cada componente em si . Ou seja, ao definirmos

um parmetro global e aplicarmos aos componentes desejados, este

parmetro do componente passa a ser o parmetro global e no mais o

parmetro prprio. A indicao, de que o parmetro utilizado um

parmetro global, est nas propriedades do componente. O parmetro

global fica com o nome destacado na cor laranja.

Para adicionar um parmetro global, clica -se duas vezes sobre o

layout do sistema e na caixa de dilogo que surge , aciona-se o boto

Add Param... .

Adio de Parmetros globais

3.4. Lio 03: Sistemas pticos Designs WDM

At o momento, vimos como montar um tr ansmissor com

modulao externa. Se for necessrio inserir uma ordem preferencial

para a realizao da simulao, foi mostrado como introduzir esta

hierarquia atravs da criao de subsistemas.

Na lio 03, informado como montar um sistema WDM com oito

comprimentos de onda. Assim, tanto novos componentes, como o

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multiplexador de oito portas por uma, quanto novos procedimentos

para simulao, como os grupos de parmetros, sero mostrados.

Antes de tudo, devem-se configurar os parmetros do Layout . Isto

pode ser feito a partir de um duplo clique sobre alguma parte em

branco do Layout Project . Feito isto, a seguinte caixa de dilogo

surge:

Parmetros do Layout

Os parmetros sugeridos so:

Bit Rate: 2500000000 bits/s

Sequence Length: 128 bits

Time Window: 5.12E-008

As fontes pticas de um sistema WDM consistem de vrios

transmissores com comprimentos de onda diferentes ou um mesmo

transmissor emitindo os diversos comprimentos de onda desejados .

Assim, devem ser inseridos, neste caso, oito transmissores

daqueles montados na lio 01. Realiza-se o seguinte procedimento:

Abre-se o arquivo da lio 01;

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File Open lio01.osd

Copiam-se os arquivos referentes ao transmissor;

Componentes rela t ivos ao transmissor com modulao externa

Colam-se este arquivo oito vezes, formando oito transmissores;

Oito transmissores com modulao externa

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Os oito transmissores foram inseridos. Porm, so todos

idnticos. Portanto, ainda no podem ser considerados transmissores

de um sistema WDM .

O usurio pode se perguntar: Se ria possvel ter copiado o

subsistema desenvolvido na lio 02?

Seria possvel sim. No entanto, para modificar as freqncias dos

transmissores, deveramos abrir cada subsistema e, somente ento,

modificar a freqncia do LASER . Copiando os transmissores da lio

01, fica mais fcil a modificao da freqncia a partir dos grupos de

parmetros, ou Parameter Groups .

Mas, o que so os chamados Parameter Groups? Os grupos de

parmetros fornecem parmetros freqentemente utilizados na

simulao de sistemas WDM . Estes parmetros podem ser a freqncia

ou a potncia dos transmissores.

Para acessar os grupos de parmetros, deve -se ir ao menu

Layout Parameter Groups

E dentro dos grupos de parmetros, acessa r a opo Frequency .

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Opo Frequency do Parameter Groups para al terar a f reqncia

Deve-se observar que a freqncia dos oito transmissores igual.

Para modific-las, seleciona-se a coluna Value . A opo Spread passa

a estar disponvel. partir dela que sero feitas as alteraes de

freqncia.

Seleo da co luna Value da opo Frequency do Parameter Groups

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Clicando-se sobre esta opo (Spread) , obtm-se a janela abaixo.

Coloca-se o valor inicial de 193 THz mais o incremento de 0.1 Thz. O

resultado mostrado na figura seguinte.

Uti l izao da opo Spread para modif icao das freqncias dos

transmissores , com var iao de 0 .1THz , ou 100 GHz

Logo, possvel perceber que na coluna selecionada, os valores

de freqncia so aqueles definidos pelos grupos de parmetros e no

Layout Project , a freqncia de cada transmissor aquela definida

pelo procedimento recm-descrito.

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Agora, de fato, os oito transmissores podem ser considerados

transmissores para um sistema WDM , uma vez que os comprimentos de

onda so distintos. Entretanto, pelo sistema disponvel, n o h nenhum

dispositivo responsvel pela multiplexao, isto , no h nenhum

multiplexador presente. Para inseri -lo, deve-se acessar:

Default WDM Multiplexers Library Multiplexers WDM

Mux 8x1

Insero do mul t iplexador WDM Mux 8x1

Depois de inserido o multiplexador, pode-se testar o sistema.

Para realizar tal teste, inserem-se dois visualizadores, o Optical

Spectrum Analyzer e o WDM Analyzer . Obtm-se o seguinte sistema:

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Realizam-se os clculos atravs da opo Calculate , presente no

menu File, ou CTRL + F5. No OSA , o resultado obtido :

Resultado obtido no Optical Spec trum Analyzer

E no WDM Analyzer :

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Resultado obtido no WDM Analyzer

At o momento, aprendemos como montar um transmissor e criar

um subsistema, se necessrio, a part ir deste trans missor. Nesta lio,

j vimos como criar um sistema WDM de oito portas e tambm como

configurar as freqncias dos transmissores a partir dos grupos de

parmetros, que uma ferramenta para facilitar a simulao de

sistemas WDM .

No entanto, em momento algum, foi citado como fazer um sistema

de telecomunicaes que envolvesse grandes distncias. Isto ser feito

agora, onde ser apresentado um novo componente, muito importante

nas redes pticas: a fibra ptica.

Para inserir a fibra ptica, deve-se acessar a pasta:

Default Optical Fibers Library Optical Fiber

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Insero da fibra pt ica

Para configurar a fibra, basta dar um duplo clique sobre ela e

alterar suas propriedades. Alteraremos apenas o comprimento de 50

km para 80 km. As propriedades da fibra fica ro conforme mostra a

figura.

Propriedades da fibra p tica

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medida que o sinal se propaga na fibra, ele sofre uma

atenuao [tal propriedade est disponvel nas propriedades da fibra

ptica]. Desta forma, ao se propagar pela fibra, o sinal ptico perde

potncia. Dependendo desta perda, pode ocorrer de o receptor no

conseguir detectar informao alguma. Para corrigir este problema,

insere-se um amplificador ptico, que neste caso ser um EDFA , que

est disponvel dentro da pasta:

Default Amplifiers Library Optical EDFA Optical

Amplifier

Insero do ampl i ficador EDFA

As propriedades deste componente so mostradas na figura a

seguir. Dentre elas, deve-se modificar a opo Operation Mode para

Power Control .

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Propriedades do ampl i ficador EDFA

Pode-se ter um sistema em que a distncia do transmissor ao

receptor seja muito grande, de modo que passa a ser necessrio

repetirem-se os amplificadores a certas distncias . A soluo mais

simples parece ser aquela em que apenas repetem -se os componentes

necessrios. Por exemplo, se a distncia entre o transmissor e o

receptor for de 240 km e for necessria a amplificao do sinal ptico

a cada 80 km, obtm-se:

Sistema com d is tnc ia de 240 km

Uma forma de se evitar esta repetio de componentes atravs

da insero de um novo componente chamado Loop Control . O

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funcionamento deste dispositivo simplesmente fazer com que o sinal,

seja eltrico, seja ptico, se propague pelos componentes conectados

s portas de loop quantas vezes forem o nmero de loops . Desta forma,

evita-se o trabalho de repetir os componentes vrias vezes. Basta

introduzir o Loop Control , que est em:

Default Tools Library

Configurar o nmero de voltas e conectar os componentes

desejados. Para o caso anterior, obtemos o seguinte layout :

Como citado, a propriedade do componente o nmero de voltas,

que foi configurado para trs voltas. Desta forma, o sinal se propagar

240 km com amplificao a cada 80 km.

Os sinais so produzidos pelos transmissores, multiplexados e

enviados pela(s) fibra(s). Ao chegarem ao destino, estes sinais devem

ser demultiplexados para que a informao seja obtida pelo usurio.

Portanto, deve-se inserir um demultiplexador depois da ltima fibra do

sistema.

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Como sempre, para visualizar os resultados, devemos inse rir os

respectivos visualizadores. Vamos inserir um Optical Spectrum

Analyzer , um Optical Time Domain Visualizer e um WDM Analyzer .

Todos esto dentro da pasta:

Default Visualizer Library Optical

Os resultados, depois de realizados os clculos via Calculate ou

CTRL + F5, so:

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OSA conectado pr imeira porta do demul t iplexador

OTDV conec tado pr imeira por ta do demul t iplexador

WDM Analyzer conec tado pr imeira porta do demul t iplexador

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A lio 03 mostra que possvel criar um sistema WDM sem a

necessidade de se inserir 08 transmissores como aque les montados na

lio 01. preciso inserir somente um componente especfico.

Este componente o WDM Transmitter , que garante que haja 08

comprimentos de onda diferentes (basta apenas configurar o

espaamento entre os componentes). Sua localizao :

Default Transmitters Library Optical Transmitters

WDM Transmi tter : Componente e propriedades

A prpria lio j possui um arquivo contendo sistema WDM

utilizando este componente. Este arquivo est em:

C: \. . . \Opitwave Software\OptiSystem 8\Samples\Introductory

Tutorials \ Lesson 3b Optical Systems - WDM design .osd

Lesson 3b Opt ical Systems - WDM design.osd

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A montagem do transmissor segue o descrito acima. A montagem

do receptor segue o descrito no item 3 .2. A montagem do canal de

comunicao segue o descrito no incio da lio 03.

Recapitulando o que foi visto at o momento. No incio da lio

foi mostrado como montar um sistema WDM com oito comprimentos

de onda, a partir do transmissor com modulao exte rna apresentado

na lio 01 e como configurar a freqncia de cada um deles sem ter

que alterar um por um, atravs do Parameter Groups . Foram

introduzidos componentes de extrema importncia para os sistemas de

telecomunicaes: o multiplexador, a fibra pt ica, o amplificador e o

demultiplexador. Mostrou-se tambm uma forma de se evitar a

repetio de componentes no sistema, atravs do Loop Control . O

receptor inserido segue o mesmo padro mostrado no item 3.2. Por

ltimo, vimos como montar um sistema WDM de 08 portas sem a

necessidade dos transmissores com modulao externa, montados na

lio 01, util izando-se o WDM Transmitter .

Tanto no item 3.2 quanto no item 3.4 foi inserido um componente

chamado BER Analyzer . Em que consiste este componente? O

Analisador da Taxa de Erro de Bit , ou BER Analyzer , um componente

que permite que sejam visualizadas as taxas de erro de bit . A taxa de

erro de bit definida como sendo a probabilidade de identificao

incorreta de um bit , a partir da deciso do receptor . Para uma

discusso mais detalhada da taxa de erro de bit , ver Fiber-Optic

Communication Systems Goving P. Agrawal . O clculo da BER pode

ser expresso por:

BER = p(1)*P(0/1) + p(0)*P(1/0)

onde: p(1) e p(0) so as probabilidades de se receber bits 1 e 0,

respectivamente. E P(0/1) a probabil idade de escolha do bit 0

quando o bit 1 recebido e P(1/0) a probabilidade de escolha do bit

1 quando o bit 0 recebido.

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Realiza-se a simulao atravs do comando CTRL + F5. Para

visualizar os resultados do BER Analyzer , basta dar um duplo clique

com o boto esquerdo sobre o componente.

Visualizao do BER Analyzer

As abas abaixo do grfico permitem que outros tipos de

visualizaes sejam realizados. As opes so Q Factor , Min BER ,

Threshold , Height e BER Pattern .

Podemos comparar o resultado obtido neste sistema com o que

obtido na montagem do transmissor, item 3.2.

Propagao sem fibra Propagao com fib ra

perceptvel a diferena entre os fatores de qualidade quando h

uma fibra presente e quando no h.

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Outra opo para se visualizar os resultados de um determinado

visualizador atravs do Project Browser . Antes de tudo, devemos

habilitar o Project Browser . Para isto, seleciona-se o menu View e

clica-se em Project Browser . Ou pelo teclado, CTRL + 2.

Projec t Browser

Selecionando-se BER Analyzer e abrindo a opo Graphs , temos:

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Basta, agora, selecionar uma das opes e verificar o grfico.

3.5. Lio 04: Parmetros Sweeps BER vs. Potncia de Entrada

Nesta lio, veremos como comparar a BER ou o Diagrama de

Olho com a potncia de entrada, a partir de varredura de

determinados parmetros.

J disponibilizado, pela empresa Optiwave , um arquivo

contendo o sistema a ser estudado na lio 04. Para abri -lo:

C: \. . . \Opitwave Software\OptiSystem 8\Samples\Introductory

Tutorials \ Lesson 4 Parameter Sweeps - BER x Input power .osd

Arquivo da l io 04

A seleo do parmetro a ser varrido feita a partir da

configurao deste parmetro para que funcione no modo varredura,

ou Sweep . Nesta lio, utilizaremos a potnc ia do LASER como o

parmetro a ser varrido. Para tanto, damos um duplo clique sobre o

CW LASER e, no parmetro Power , selecionamos na guia Mode a

opo Sweep . Obtemos o resultado mostrado abaixo:

Configurao do parmetro Power como Sweep

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O parmetro j est configurado para funcionar no modo

varredura. Isto garantido quando a cor do parmetro muda para

vermelho. Falta, ainda, configurar o nmero de varreduras. Deve -se

acessar o menu Layout e cl icar em Set Total Sweep Iterations , ou

pelo teclado, CTRL + HOME .

Determinando o nmero de i teraes .

Para determinar o valor mnimo e mximo do parmetro,

acessamos a opo Parameter Sweeps do menu Layout . Na caixa de

dilogo, clica-se sobre a coluna de valores, escolhe -se uma das

opes apresentadas no Spread Tools , informa-se o valor inicial

(Start Value) e o final (End Value) e depois clica-se em OK . E o

parmetro j est completamente configurado. Para esta lio,

teremos a opo de varredura linear da potncia desde -10 dBm at

10 dBm. Procedendo como indi cado, obtemos:

Definio dos valores de cada varredura.

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Realizam-se os clculos, atravs de Calculate . Os clculos para

cada iterao so realizados.

I terao 2 de 10

I terao 6 de 10

I terao 10 de 10

Depois de terminadas todas as iteraes, podemos obter os

resultados das simulaes, para cada iterao.

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Utilizaremos o procedimento de gerao de grficos atravs do

Report Page , que outra forma de se obter os grficos do sistema.

Primeiramente, acessa-se o Report Page , que uma guia ao lado

da aba Layout Project . Insere-se um grfico bidimensional a part ir do

boto Opti2DGraph .

Insero de um grf ico bidimensional na Report Page

Em seguida, direita, no Project Browser , abrimos as opes do

componente BER Analyzer , selecionamos Results , encontramos a

opo Min. log of BER e a arrastamos para o eixo y da janela do

grfico bidimensional na Report Page . Em seguida, abrimos as

opes do CW LASER , acessamos Parameters e arrastamos a opo

Power para o eixo x. Obtemos o resultado abaixo:

Grfico de : Min. log o f BER vs. Power

Podem-se escolher diversas opes tanto para o eixo x quanto

para o eixo y, a depender da necessidade de cada anlise.

Como ocorreram 10 i teraes, podemos visualizar o resultado de

cada iterao a partir da visualizao de qu alquer

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visualizador/analisador presente no Layout . Por exemplo, com um

duplo clique sobre o BER Analyzer , obtemos sua visualizao, como

mostrado abaixo.

Visualizao do BER Analyzer .

Mas de qual iterao esta visualizao? Basta verificar na

barra de tarefas, qual iterao est indicada.

Identi f icao da i terao atua l .

Alterando-se a iterao, a visualizao automaticamente

alterada para a visualizao correspondente iterao. Por exemplo,

para as iteraes 1, 5 e 10, temos:

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Visualizao da i terao 1 .

Visualizao da i terao 5 .

Visualizao da i terao 10.

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Uma possibilidade muito interessante que surge com a utilizao

da varredura verificar o que ocorre com determinado parmetro

medida que o parmetro de varredura percorre os valor es, a cada

iterao. Por exemplo, verificar o fator de qualidade ( Q Factor) ou a

evoluo da Min. BER . Para visualizar todas as iteraes num mesmo

grfico, seleciona-se o componente desejado no Project Browser ,

dentre as opes que surgem, abre -se a opo Graphs e d-se um

duplo clique sobre o item desejado ou arrasta -se este item para a

Report Page . Fazendo isto para o BER Analyzer e escolhendo-se o

fator de qualidade e o Min. BER , obtemos:

Fator de Qualidade contendo as 10 i teraes.

Min. BER contendo as 10 i te raes.

45

3.6. Lio 05: Simulao Bidirecional Trabalhando com

Mltiplas Iteraes

Nas lies anteriores, conhecemos alguns aspectos do

OptiSystem , como, por exemplo, as vrias opes pa ra a montagem de

um transmissor, como montar um receptor, a montagem de sistemas

WDM simplificados. Vimos, tambm, alguns procedimentos

computacionais para facilita r o desenvolvimento de projetos, tais

como, a criao de subsistemas, os parmetros globais, os grupos de

parmetros, como se faz a varredura de determinados parmetros

atravs do Sweeps , a utilizao da Report Page e do Project Browser

para a gerao de grficos de alguns componentes.

Nesta lio, veremos como inserir um componente bidirecional e

as conseqncias desta insero. Conheceremos dois impor tantes

parmetros globais que solucionaro alguns problemas decorrentes da

insero de componentes bidirecionais.

Montemos o sistema utilizando um componente bidirecional.

Inicialmente, inserimos o CW LASER , que est em:

Default Transmitters Library Optical Sources

Altera-se a largura de linha do LASER , atravs das propriedades

do componente, para 0 MHz.

Em seguida, inserimos o isolador bidirecional, localizado em:

Default Passives Library Optical Isolators Isolator Bidirectional

Altera-se o parmetro Insertion loss para 3dB.

Inserem-se trs Optical Spectrum Analyzer , que esto dentro de:

Default Visualizers Library Optical

Depois de inseridos todos os componentes, devemos fazer as

ligaes entre os componentes, de acordo com a figura mostrada a

seguir. O nico cuidado conectar a porta de sada 2 porta de

entrada 2 (as duas portas si tuadas direita do componente).

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Montagem do sis tema da l io 05.

Realizamos a simulao atravs da opo Calculate , presente no

menu File , ou atravs do comando CTRL + F5. Obtemos os seguintes

resultados mostrados abaixo.

OSA conectado ao LASER .

OSA conectado segunda porta de sa da do i solador .

OSA conectado pr imeira porta de sa da do i solador .

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Verifica-se que o primeiro grfico est de acordo com a

configurao do componente associado ao OSA , inclusive a largura

de linha que foi configurada para 0 MHz. Porm, os outros dois

visualizadores no apresentam resultado algum. Nem o OSA

conectado primeira porta de sada do isolador (porta da esquerda)

nem o OSA conectado segunda porta do isolador (porta da direita).

Por que isto acontece?

A resposta relativamente simples. Para que componentes

bidirecionais realizem as simulaes, nec essrio que eles possuam

sinais recebidos em ambas as portas de entrada, simultaneamente.

Pelo sistema montado, o isolador recebe apenas um sinal , enviado

pelo LASER , de entrada na primeira porta, pois na segunda no h

nenhum sinal sendo recebido. Resta, portanto, saber como se resolver

tal problema.

So duas as formas de se resolver este problema. A primeira

atravs da insero de um componente, do tipo ferramenta, que

introduzir um sinal na segunda porta de entrada. A segunda

atravs da habil itao de um parmetro global chamado Initial Delay .

Assim, sempre que um componente ou parmetro tiver a propriedade

Delay , ele ir gerar um sinal nulo nas portas de sada do componente.

Este sinal deve ser nulo para no interferir nos clculos feitos.

Vejamos cada uma das opes acima.

Tomando a primeira opo. Para inserir este componente, que

ir gerar um sinal ptico nulo, acessa-se:

Default Tools Library Optical Delay

Conecta-se a segunda porta de sada do isolador porta de

entrada do Optical Delay . Liga-se a porta de sada do Optical Delay

segunda porta de entrada do isolador. O resultado mostrado abaixo:

Insero do Optica l Delay .

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A nica propriedade do componente o nmero de vezes que ele

emitir um sinal nulo.

Realizando-se os clculos, obtemos os resultados abaixo.

OSA conectado ao LASER .

OSA conectado segunda porta de sa da do i solador .

OSA conectado pr imeira porta de sa da do i solador .

49

Para a segunda opo, utilizando o Initial Delay , deve-se

primeiramente habil it -la nos parmetros globais. D-se um duplo

clique sobre a rea em branco do Layout Project . Seleciona-se a aba

Signals . Ento, habil ita-se a opo Initial Delay .

O que esta opo faz? Ao habilitar -se o Initial Delay , todas as

portas de sada iro emitir um sinal nulo , inclusive o LASER . Assim,

se faz necessrio aumentar o nmero de i teraes realizadas, pelo

menos para duas iteraes, evitando que somente o sinal nulo seja

gerado pelos componentes . A figura abaixo mostra como habilitar o

Initial Delay e como modificar o nmero de iteraes.

Aba Signals dos parmetros globais.

O sistema montado para a utilizao do Initial Delay mostrado

abaixo. Note-se que no h nenhum componente do tipo Delay

presente no sistema. Esta a vantagem do Initial Delay em

comparao com os componentes Delay , pois deve-se inserir um

componente Delay , para cada porta de entrada de componentes

bidirecionais, para que sejam efetuados os clculos.

Layout com a opo Ini t ial Delay hab il i tada.

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Os resultados das simulaes, com o Init ial Delay habilitado e o

nmero de iteraes igual a 2, so mostrados.

OSA conectado ao LASER .

Primeira i terao. Segunda i terao.

OSA conectado segunda porta de sa da do i solador .

Pr imeira i terao. Segunda i terao.

OSA conectado pr imeira porta de sa da do i solador .

Pr imeira i terao. Segunda i terao.

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O nmero da iterao indicado pelo valor de Signal Index .

Deve-se observar que o nmero de iteraes dos OSAs conectados ao

isolador uma unidade maior que a do CW LASER . Isto acontece

porque na primeira iterao, o LASER envia um sinal nulo ao isolador

e a segunda porta de sada tambm envia um sinal nulo ao isolador.

Desta forma, na primeira iterao, o isolador recebe apenas sinais

nulos. Por isto, todas as visualizaes da primeira iterao no

apresentam resultado algum. J para a segunda iterao , o LASER

envia um sinal no-nulo ao isolador, que calcula com o sinal recebido

pelo LASER na primeira porta de entrada e que transmitido para a

segunda porta de sada, conectada segunda porta de entrada,

resultando nas visualizaes da segunda itera o.

3.7. Lio 06: Simulao Temporal Trabalhando com Amostras

Individuais

3.8. Lio 07: Amplificadores pticos Planejando

Amplificadores de Fibra ptica e Fiber LASERs

3.9. Lio 08: Sistemas pticos Trabalhando com Componentes

Multimodo