基于VirtualLab Fusion的128通道WSS光路仿真设计

基于VirtualLab Fusion的128通道WSS光路仿真设计摘要波长选择开关（Wavelength Selective Switch, WSS）是光通信网络中可重构光分插复用器（ROADM）的核心器件，其功能是实现多波长光信号的动态路由与切换。本文基于VirtualLab Fusion物理光学仿真平台，完成了128通道WSS的完整光路仿真设计。首先介绍了WSS的工作原理与系统架构，然后详细阐述了各关键器件的建模方法，包括光纤阵列、准直透镜阵列、衍射光栅、LCOS空间光调制器等。在此基础上，给出了完整的系统级仿真代码及详细的代码解释，实现了从光源到探测器的全链路光场追迹仿真。最后，对仿真结果进行了系统性能校验，包括插入损耗、通道串扰、带宽特性等关键指标的分析与评估。本文的设计方法与仿真代码可为高通道数WSS的工程化设计提供参考。第一章 绪论1.1 研究背景随着5G接入网、多媒体服务和人工智能等技术的快速发展，光网络的带宽需求持续增长。基于ROADM技术的全光通信网络已成为当前光通信技术发展的主要方向。波长选择开关作为ROADM系统的核心器件，其性能直接决定了整个光网络的灵活性和可靠性。M×N端口WSS的主要功能是通过空间光耦合将多个输入光信号从输入光纤端口同时传输和切换到输出光纤端口。WSS中负责将空间光束与光纤耦合的端口阵列模块，决定了M×N端口WSS的关键参数，如输入/输出端口数量和插入损耗。随着光网络容量的不断提升，WSS正朝着更高通道数、更低插入损耗、更小体积的