模块的选择与设置
WDM中模块选择与设置
生成调制数据序列
在WDM系统中，最常见的发射机类型是外调制激光器（Tx_OOK），它由一个恒定输出功率的激光器和一个光调制器组成。VPItransmissionMaker在Transmitters栏目中提供了这种及其他现成的发射机模块：
Tx_OOK模块在一个Galaxy中集成了连续波激光器、数据源、非归零码器和调制器；
Tx_OOK_Array模块包含多个Tx_OOK。通过将其连接的输出端总线宽度设置为所需的通道数，即可用于生成多个波分复用通道。
发射器模块参数设置
在一个序列中生成的位数由全局参数TimeWindow乘以模块的BitRate来确定。通常，模块比特率会被设置为全局参数BitRateDefault所定义的值：
BitRate=BitRateDefault
通常，模块的采样率会被设置为SampleRateDefault，该参数被定义为一个全局参数：
数据脉冲上升时间会影响光谱的宽度。明智的做法是设置合理的RiseTime，否则如果将脉冲重新采样为更高的采样率，将会在脉冲边缘出现吉布斯现象。
Tx_OOK内部设置
Tx_OOK在单个gal ...
VPI中的全局参数
全局参数
全局参数指原理图中所有模块共有的变量。其中一些参数会被模块自动使用，而另一些，例如SampleRateDefault、BitRateDefault则必须在模块的参数列表中明确使用。
双击顶层原理图（vtmu，VPI Transmission Maker Universe）的背景来编辑全局参数。
默认比特率、时间窗口、默认采样率和最大质因数限制
首先应该考虑的四个全局变量是BitRateDefault、TimeWindow、SampleRateDefault和GreatestPrimeFactorLimit。
首先为每个信道选一个数据（比特）率BBB。
例如，设置BitRateDefault=10e9;
此参数不会传递给任何模块，需要在模块中明确将其作为参数字符串输入。
因此，在其它模块中设置BitRate=BitRateDefault；
通过这种方法令所有Tx都使用相同的比特率。
接下来要选择每个Block中要仿真的Bit数MMM。此数值与每个Bit的采样数SSS一起定义了将要生成的信号中的采样数NNN。仿真引擎允许使用任意数量的采样进行模拟，但FFT的速度取 ...
VPI中信号的表现形式
信号的表现形式
信号的表现形式定义了数据在仿真模块之间传递的形式，决定了模块所能处理的内容。
块模式和采样模式
VPI的模拟仿真中，相邻模块之间可以单向或双向传递数据，模块之间的数据交换频率通常取决于它们之间的物理时延。短时延意味着数据传递频繁，以便形成光学谐振。长时延意味着数据传递频率较低，数据以数据块的形式传递，每个数据块代表波形的一个时间窗口。
大多数系统仿真是通过在组件之间传递数据块来实现高效地执行，即表示时域或频域中信号的向量，这在VPItransmissionMaker系统中称为块模式。
块模式下，当系统模块的输入端有数据可用时，每个模块都会触发。仿真通常会从发射端到接收端依次进行，每次一个模块，如下图所示
另一种模式为采样模式，这种模式下数据一次传递一个样本。采样模式用于组件紧密耦合且皮秒级双向交互需着重考虑的场合中，例如在光子链路和多段激光器中。VPIcomponentMaker包含许多使用采样模式的示例。
块模式内的信号表示
块内数据控制着信号的表现形式，它可以包含以下形式的数据
采样信号，例如光场或电压/电流，以固定时间间隔进行采样。仿真带宽取决于采样率。
...
偏振分束旋转器件(PSR)
PSR 的背景和作用
偏振分束旋转器（PSR）是解决绝缘衬底上硅（SOI）平台光波导器件偏振敏感的关键性器件，解决了偏振模色散（PMD）导致的脉冲展宽和码间干扰。偏振分束旋转器（Polarization Beam Splitter Rotator, PBSR）是一种集成了偏振分束和偏振旋转功能的光学器件，主要用于控制光束的偏振态，实现特定偏振光的分离或转换。
1. 核心功能
偏振分束（PBS功能）：将入射光按偏振方向分成两束正交的线偏振光（如P光和S光），分别沿不同路径输出。
偏振旋转（旋转功能）：将其中一束光的偏振方向旋转（如90°），使得两束输出光具有相同的偏振态（例如均变为P光）。
2. 工作原理
分束机制：通常基于双折射晶体（如方解石）或介质膜偏振分束立方体，利用不同偏振光折射率差异实现分束。
旋转机制：通过半波片（Half-Wave Plate）或液晶相位延迟器对选定光束的偏振方向进行旋转。
3. 典型结构
集成设计：在传统偏振分束器（PBS）的输出端口之一加入半波片，使一束光的偏振方向被旋转，而另一束保持不变。
示例：
输入光：非偏振光或任意偏振光。
分束 ...
科研人必学神器：Rmarkdown+Latex+Tikz+GeoGebra
前言
大家有没有想过，教科书上的公式是怎么写出来并排版的如此美观的呢？如何能在文档中绘制出美观而精确的科研绘图？想必绝大多数同学都只知道MS Office，但是这太Low了，而且排版格式经手多人会变得千奇百怪。科研人就要有科研人的个性，不仅要严谨，还要有科研人的专属工具，展现出科研人高大上的一面！
R + Markdown = RMarkdown
Markdown大家都知道，但凡入门了计算机的玩家都靠这个来写博客，记录知识和见闻，但知道Rmarkdown的玩家就不多了，毕竟R语言受众相对C，Java，Python而言还是太少。但身为科研工作者不能不知道它，因为R是开源的，主要用于统计分析、绘图以及数据挖掘的强大编程语言。你可能会说“我都有Python了，用个Jupyter不一样的吗？ ”，但Jupyter这种人尽皆知的工具无法体现出您的与众不同，尽管Jupyter现在也能在Python3.10+的环境中结合Jupyter-Tikz来实现相同的效果，但科研人还是要多学学新工具。
Rmarkdown的使用需要基于R+Rstudio，R和Rstudio直接去官网下载就行了，独立安装即可。 ...
VPI中加载光s4p参数
VPI中加载S参数
核心思想
S参数的本质是线性传输矩阵，传输矩阵的矩阵元通过指定滤波器来描述；
本例仅考虑s4p的前向传播矩阵元，即S13，S14,S23,S24四个参数，这是因为端口3和4仅由端口1和2的线性叠加而成 ；
用s4p参数描述X_Coupler
X_Coupler作为一个经典的传输模型，具有如下的传输结构
该结构仅考虑前向传输，若考虑反向传输，则需要使用S31，S41,S32,S42。双向传输需要考虑全部16个S参数。
s4p参数的导入
在VPI的FilterOpt控件中导入s4p文件需要满足如下格式
使用该格式后，需要在控件Measured Filter栏目下的DataFormat中填入Frequency Magnitude Phase。需要额外注意的是单位描述，其中Phase项的单位只有角度，而非弧度。INTERCONNECT中导出的弧度数据需要换算后方可载入。
提取INTERCONNECT中S参数的python函数如下
1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738 ...
ADS中调用VPI模块(VOL)进行联合仿真
VOL模块
注意事项
ADS中使用VOL模块需要保证：
ADS的版本为2021，VPIphotonics版本为11.1；
ADS的license中，需要有W3071E的模块，可以去License Manager里看，没有就无法使用VOL模块；
VPI的license中，需要有额外几个SED的Feature，分别是 VPI_TMM_OPTICALSYSTEMS_SED，VPI_CM_FIBERAMPLIFIER_SED，VPI_CM_ACTIVEPHOTONICS_SED 和 VPI_TMM_LAB_SED。这几个SED的Feature可以让ADS用脚本调用VPI的Engine Driver，实现无GUI的仿真计算；
VPI的vtmu中需要有两个vtmg模块，分别是ADS_Dynamic_Input 和 ADS_Dynamic_Output。该俩模块中各有一个python脚本实现ADS数据类型转换，分别是create_signal_from_file.py 和 create_file_from_signal.py。确保这四个文件到位，否则无法实现联合仿真；
VPI的python环境需新 ...
MZI 实现波分和解波分复用
MZI实现波分和解波分复用
利用MZI实现波分和解波分复用依据的理论是干涉理论，根据上下臂的相位分配可以控制输出光相干相长或相消。
对于一个X_Coupler，其传输矩阵可以写为如下形式：
T(f)=(1−αjαjα1−α)(1)T(f)=
\left(
\begin{matrix}
\sqrt{1-\alpha} & j\sqrt{\alpha}\\
j\sqrt{\alpha} & \sqrt{1-\alpha}
\end{matrix}
\right)\tag{1}
T(f)=(1−αjαjα1−α)(1)
其中α\alphaα为上臂功率占总功率的比值。
一个完整的二端口MZI复用器由两个X_Coupler组成，中间经由两路臂长不等的光路实现相位调控，总体传输矩阵可以写为如下形式：
T(f)=(1−α2jα2jα21−α2)(e−j2π(f−fc)τ001)(ejϕupper00ejϕlower)(1−α1jα1jα11−α1)(2)T(f)=
\left(
\begin{matrix}
\sqrt{1-\alpha_2} & j\sqrt{\ ...
VPI中调用ADS模块进行联合仿真
ADS 模块
注意事项
VPI中使用ADS接口模块需要保证：
ADS的版本为2021，VPIphotonics版本为11.1；
在环境变量中添加两个ADS的路径：
12<ADS installation directory>\bin<ADS installation directory>\adsptolemy\lib.win32.
如果能跑通Simulation Techniques ⇒\Rightarrow⇒ Cosimulation ⇒\Rightarrow⇒ ADS中的Demo，则表示联合仿真可行。
只跑通Demo可远远不够，需要跑通自己定义的ADS模型才算实现真正意义上的联合仿真。
创建ADS模板文件
在希望调用ADS模块vtmu工程的Input文件夹内New一个MyWorkspace，New一个Schematic。这个Schematic作为TestBench放在最顶层，同时也作为VPI与ADS的接口；
在ADS中找到TimedDataRead和TimedDataWrite两个Parts，用于VPI与ADS之间的数据传输；
在A ...
正交幅度调制 QAM
正交幅度调制QAM
正交幅度调制QAM（Quadrature Amplitude Modulation）是Wi-Fi中一种常用的数字信号调制，是相位调制与幅度调制的组合。
为了提高信号传输速率，需要让一种波形传递更多的比特信息。普通的幅度调制和相位调制仅有两种符号来区分0或1，相当于调制一次只能传递一个比特信息。但最大调制速率受到硬件限制，硬件的响应时间是存在极限的，调制太快了硬件反应不过来，因此希望通过调制编码的方式来提升单次调制下传输的比特位数。
电场的波形可以由振幅和相位表示，即复振幅。反映在复平面上的分布图即为波形星座图。QAM的星座图如下
QAM是将信号加载到两个正交载波上实现的，通过对这两个载波调整并叠加，最终得到相位和幅度都调制过的信号。这两个载波一个称为I信号，一个称为Q信号，因此这种调制方式也称为IQ调制。
信号调制分类
