光模块链路仿真验证系统及方法

本发明涉及光通信的，尤其涉及一种光模块链路仿真验证系统及方法。

背景技术：

1、光模块(optical module)由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。光模块的作用就是发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。在光通信中，光模块作为关键器件之一，承担着将电信号转化为光信号的重要作用。而光模块中驱动器、调制器、光电探测器和跨阻放大器等器件的性能和可靠性则对光通信的传输质量和距离等方面产生着重要影响。

2、目前，光模块的通信速率已经从最初的几百mbps提升到了几十gbps甚至百gbps级别，光通信链路中的各个器件也逐步升级。但是，链路噪声、器件的带宽和非线性效应等因素会对信号的传输和接收造成较大影响，需要通过建立模型进行仿真验证，优化器件参数和链路设计。而在相应的光电集成链路系统中，光子器件和电子器件模型尺寸失配、光电热信号频率失配等使得高效、高精度光电联合仿真难以实现。因此，如何设计高速光通信链路，并保证其性能和可靠性，是光通信领域的一个重要问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供了一种光模块链路仿真验证系统及方法。

2、本发明的一个方面提供了一种光模块链路仿真验证系统，包括：信号产生单元，用于产生不同调制格式及速率的初始电信号；第一信号处理单元，用于对初始电信号进行放大及过滤后输出第一电信号；电光转换单元，用于将第一电信号转化为第一光信号；光信号传输单元，用于根据预设的传输距离将第一光信号进行传输；光电转换单元，用于接收完成传输的第一光信号，将第一光信号转化为第二电信号；第二电信号处理单元，用于对第二电信号进行放大及过滤后输出目标电信号；信号输出单元；用于对目标信号的质量进行分析评估。

3、可选地，还包括：第一噪声单元，与第一信号处理单元通信连接，第一噪声单元用于根据第一信号处理单元的运行参数产生对应的第一噪声信息，并将第一噪声信息添加至初始电信号后输入第一信号处理单元中；第二噪声单元，与光电转换单元通信连接，第二噪声单元用于根据光电转换单元的运行参数产生对应的第二噪声信息，并将第二噪声信息添加至第二电信号后输入第二电信号处理单元中；第三噪声单元，与第二电信号处理单元通信连接，第三噪声单元用于根据第二电信号处理单元的运行参数产生对应的第三噪声信息，并将第三噪声信息，并将第三噪声信息添加至目标电信号同时输入信号输出单元。

4、可选地，还包括：第一封装单元，用于根据预设的封装方式产生相应的第一封装数据，第一封装数据表征了不同封装方式对电信号的影响程度；第二封装单元，用于根据预设的封装方式产生相应的第二封装数据，第二封装数据表征了不同封装方式对电信号的影响程度。

5、可选地，信号产生单元包括：电信号发生子单元，用于产生初始电信号；光载波产生子单元，用于产生光载波；其中，电光转换单元将第一电信号加载至光载波上形成第一光信号。

6、可选地，第一信号处理单元和第二电信号处理单元均能够设置增益和传输带宽的参数；电光转换单元能够设置传输带宽、静态传输光谱、波长偏置点、偏置电压的参数；光信号传输单元能够设置衰减系数、色散系数及非线性系数的参数；光电转换单元能够设置传输带宽及响应度的参数。

7、可选地，第一噪声单元、第二噪声单元及第三噪声单元均能够设置噪声参数。

8、可选地，第一封装单元和第二封装单元均能够设置传输带宽及串扰的参数。

9、可选地，光信号传输单元包括短距离传输模式和长距离传输模式。

10、本发明的另一个方面提供了一种光模块链路仿真验证方法，包括：加载信号产生单元、第一信号处理单元、电光转换单元、光信号传输单元、光电转换单元和第二电信号处理单元配置的参数信息；控制信号产生单元产生的初始电信；将初始电信号传输至第一信号处理单元，控制第一信号处理单元对初始电信号进行放大及过滤，得到第一电信号；将第一电信号传输至电光转换单元，控制电光转换单元将第一电信号转化为第一光信号；控制光信号传输单元将第一光信号进行预设距离的传输；第一光信号经光信号传输单元传输至光电转换单元，控制光电转换单元将第一光信号转化为第二电信号；将第二电信号传输至第二电信号处理单元，控制第二电信号处理单元对第二电信号进行放大及过滤后，得到目标电信号；根据目标电信号，信号输出单元对目标信号的质量进行分析评估。

11、可选地，将初始电信号传输至第一信号处理单元，控制第一信号处理单元对初始电信号进行放大及过滤，得到第一电信号，包括：获取第一噪声单元产生的第一噪声信息；将第一噪声信息添加至初始电信号上再输入第一信号处理单元中。

12、本发明实施例采用的上述至少一个技术方案至少包括以下有益效果：

13、基于紧凑光电子模型和等效基带模型建模思想，将独立的光电子器件性能等效为系统链路中的各个单元，通过各个单元模拟光电子器件对信号传输的影响，提高系统的仿真效率；同时，还能够通过分步仿真不同的光电子器件性能和不同的噪声信息实现完整的模块行为级仿真，使该系统具有广泛的适用性。

技术特征：

1.一种光模块链路仿真验证系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号产生单元(1)包括：

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一信号处理单元(2)和所述第二电信号处理单元(6)均能够设置增益和传输带宽的参数；

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一噪声单元(8)、所述第二噪声单元(9)及所述第三噪声单元(10)均能够设置噪声参数。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一封装单元(11)和所述第二封装单元(12)均能够设置传输带宽及串扰的参数。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光信号传输单元(4)包括短距离传输模式和长距离传输模式。

9.一种光模块链路仿真验证方法，采用上述权利要求1-8中任一项所述的光模块链路仿真验证系统进行仿真验证，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将所述初始电信号传输至所述第一信号处理单元(2)，控制所述第一信号处理单元(2)对所述初始电信号进行放大及过滤，得到第一电信号，包括：

技术总结
本发明提供一种光模块链路仿真验证系统及方法，涉及光通信的技术领域，该系统包括信号产生单元，用于产生初始电信号；第一信号处理单元，用于对初始电信号进行放大及过滤后输出第一电信号；电光转换单元，用于将第一电信号转化为第一光信号；光信号传输单元，用于将第一光信号进行传输；光电转换单元，用于将第一光信号转化为第二电信号；第二电信号处理单元，用于对第二电信号进行放大及过滤后输出目标电信号；信号输出单元；用于对目标信号的质量进行分析评估。该系统基于紧凑光电子模型和等效基带模型建模思想，将独立的光电子器件性能等效为系统链路中的各个单元，通过各个单元模拟光电子器件对信号传输的影响，提高系统的仿真效率。

技术研发人员：李明,杨梦涵,谢毓俊,孙雨舟,杨先超,任之良,赵志勇,李伟,祝宁华,苏辉
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11