案例分享 | 使用pSimPlus实现可编程光子三角链路的自动化配置

逍遥设计自动化

引言：了解设计目标
( Y8 F9 W& W+ Q+ {- D0 b" RpSim Plus为实现复杂的光电子集成链路设计提供了易于实现的平台。本案例涉及一个可编程光子三角链路的设计与自动化配置，链路由多个可编程单元构成。每个单元可以通过电控切换三种工作状态：直通状态、交叉状态和部分耦合状态。通过控制各单元的状态，能够实现对整个链路光输出的精准控制。

本案例主要展示如何利用 pSim Plus 结合 Python 脚本对链路进行搭建、参数化、目标函数定义和自动优化。
( r+ K6 k, f8 h  s* O  Y7 O
可编程光子三角链路的工作原理基于三角形拓扑结构设计，由可调耦合器和相移器组成多个光学单元。每个单元可在直通、交叉和部分耦合三种状态间切换，通过电信号控制耦合比例并用相移器调整光程差。这种结构的可重构性使其能实现光开关、分配器等复杂的光信号处理功能。
& v& V3 R: ]5 e; r) R. ?
初始化链路参数及环境
2 E% H/ L- v% G8 q0 z5 P- b! I第一步涉及在pSim Plus中初始化链路参数及环境：
" A; e7 ~/ u9 ^4 y# s1.定义仿真背景参数
" e$ r2 g3 ]' [5 A. P4 w* I4 N2.定义链路结构实体化参数
% n* b; c9 ?+ c! G& V( `3.调用软件内置函数创建仿真环境
7 t: v! W7 H/ r! }5 V4.定义优化相关参数

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' v' t6 Z" d1 H7 K1 z7 X; a图1
& O; Z1 ^# c% }4 s
创建链路结构
在完成链路参数及环境的初始化后，创建主体链路：
1.创建光网络分析仪
2.创建耦合结构与相移器
3.利用setattr和getattr函数创建可重复延伸器件
4.对上述器件设置位置
( v) \7 x! a( }6 \* V8 Q5.对上述器件参数进行初始化

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* _- @) k2 o0 W7 C: `  f图2

5 c- t5 d1 Z; i添加光路连接
生成主体链路器件后，对各器件的接口连接：
; O4 l8 C+ A& \1 n6 @  I% A5 p1.连接光网络分析仪输出接口作为输入光
# v6 i4 u. J. b. Z4 ?- F8 H2.连接各耦合器件
3 s# m. k- X& R+ t" }3.连接各相移器
8 C3 Q7 T# B" w* I6 y* c$ m4.经链路输出光连接至光网络分析仪输入端口
+ `& U! M+ M% S; v8 w

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3 `& ^7 ~% \5 e5 o, ?图3：连接后的整体链路，包括耦合及相移器件。

) m) \- a! _7 t调用PIVOT实现可视化优化算法配置
读取数据，调用算法进行目标函数优化：
+ S: u8 V: \% j7 Z# p1.读取光网络分析仪得到数据
2.根据出光需求创建目标函数
$ U6 N" \! ]* M+ I5 `: I3.调用PIVOT
8 N  L" c: N6 D* c' a4.利用算法使目标函数最小化

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图4
5 b8 [- k+ T- B5 E- W# v
! B' s8 Q! A4 {  e* F生成带有最优结果的链路供用户进一步操作
优化完成后，生成带有最优参数的链路
) U2 r/ G' }4 ]$ u  g

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2 ?! p. m% }; o, J图5
# U  T& P# Y. v' ]( s" s6 J
  U2 I3 B3 ]: f" r1 c9 a; r: v  w+ d+ U结论
本文展示了使用 pSim Plus 实现可编程光子三角链路的自动化配置的系统方法。通过实现这些步骤并充分利用 pSim Plus 内置器件及功能，设计者可以高效地设计目标链路。

9 j: K/ C  Y+ a7 f) ?& C, G这种实现方法展示了 pSim Plus 在处理复杂链路设计的能力。软件的Python环境不仅可以让我们调用不同的算法对目标进行优化，而且可以使用很多工具使链路设计实现一体化。本案例使用的 pSim Plus 版本为1.1.1。需要本案例的用户，欢迎点击左下角“阅读原文”跳转逍遥问答平台索取。
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: d  Y1 r, F; h) ?* M+ ~# X" Y参考文献
[1] https://photocad-docs.readthedocs.io/en/latest/example_manual/triangle_mzi.py.html

7 e0 e, ~$ ]' k8 l# tEND

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