CN114647924A - 一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰计算模型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰计算模型、设备、装置及计算机存储介质，包括：构建分步非线性耦合模型，并利用分步非线性耦合模型将非线性耦合模方程进行处理，得到分段线性耦合模方程和分段非线性耦合模方程；利用分段线性耦合模方程计算得到第i段线性耦合输出功率幅值，输入所述分段非线性耦合模方程中，得到第i段非线性耦合输出功率幅值，然后将第i段非线性耦合输出功率幅值交替迭代计算得到第i+1段线性耦合输出功率幅值和第i+1段非线性耦合输出功率幅值，一直交替迭代直到算到最后一段，得到目标非线性输出功率幅值，计算得到光纤非线性串扰评估，本发明在非线性串扰评估中提供了一种快速、准确的串扰评估方式。

Description

一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰计算模型

技术领域

本发明涉及光纤制造技术领域，尤其是指一种基于分段思想的实 际多芯光纤非线性串扰计算模型、设备、装置及计算机存储介质。

背景技术

随着全球光纤到户(FTTH)和移动网络的普及，数据容量的需求也 在迅速增长。即将推出的5G、物联网(IoT)等通信不仅需要更大的容 量，还需要一个灵活和可持续的接口，并提供高速光纤的连接。在过 去的10年里，空分复用(SDM)技术得到了深入的研究，主要目的是提 高每根光纤的最大传输容量。现阶段的光纤采用空分复用是克服当前 信息容量快速增长的有力候选者。其中，以模态复用与纤芯复用的方 式最为常见，最新的研究表明，使用6模19芯光纤可以获得100多 个空间信道。然而，由于光纤中模式耦合与模式相关的传输特性的差 异，模分复用本质上需要一个复杂的传输策略。此外，具有单模纤芯 的MCF可以很容易地采用最新的单模技术。在本文中，我们重点研究 了MCF技术，并探讨了MCF作为SDM传输介质的潜力。此外，作 为耦合MCF中最重要的物理损伤之一，纤芯间串扰(ICXT)对MCF之间的信号传输质量有很大影响，近年来许多研究人员对此进行了研 究。在线性状态下，耦合模理论(CMT)和耦合功率理论(CPT)已被广泛 应用于评估多芯光纤中考虑弯曲和扭曲的串扰。基于CMT，Tetsuya Hayashi等人在2011年提出了一种离散变化模型(DCM)，用于在具 有弯曲和扭曲扰动的均匀弱耦合MCF中ICXT的纵向演化，研究证 实，在小弯曲半径的情况下，该模型与真实均匀弱耦合MCF中的实验 匹配良好。Li等人以分段模拟相位匹配点的形式推导出了一种基于 CMT的弱耦合多芯光纤串扰估计新模型。基于此，Wang等人提出了用于实际弱耦合MCF中串扰估计的通用半解析模型(USAM)。然而， 这些模型建立在假设耦合纤芯中的功率可以忽略并且耦合纤芯中的功 率保持不变的基础上。近年来，已对线性ICXT评估方法进行了广泛 研究。但是在非线性领域，通信光纤中非线性ICXT的研究进展缓慢。 根据研究表明，非线性克尔效应使纤芯中模态间的传播常数失谐，减 少相位匹配点的数量，从而达到抑制线性耦合串扰的效果。此外，2015 年Andrés Macho等人基于弱耦合MCF提出了非线性耦合模方程，并 且报告了非线性ICXT的概率密度函数，但上述的方程很难得到有效 的数值解析解的。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中未考虑到 光纤非线性影响的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于分段思想的实际多芯 光纤非线性串扰计算模型、设备、装置及计算机存储介质，包括：

S11：根据分步傅里叶法处理非线性薛定谔方程中的色散和非线 性问题，构建分步非线性耦合模型；

S12：利用所述分步非线性耦合模型对非线性耦合模方程进行处 理，得到分段线性耦合模方程和分段非线性耦合模方程；

S13：利用所述分段线性耦合模方程计算得到第i段线性耦合输出 功率幅值；

S14：将所述第i段线性耦合输出功率幅值输入所述分段非线性耦 合模方程中，得到第i段非线性耦合输出功率幅值；

S15：将所述第i段非线性耦合输出功率幅值输入所述分段线性耦 合模方程中，得到第i+1段线性耦合输出功率幅值；

S16：将所述第i+1段线性耦合输出功率幅值输入所述分段非线性 耦合模方程中，得到第i+1段非线性耦合输出功率幅值；

S17：判断i+1是否等于光纤的分段数N，若i+1＝N，则输出所 述第i+1段非线性耦合输出功率幅值作为目标非线性耦合输出功率幅 值，若i+1≠N，则令i＝i+1，返回执行S15，(i＝1，2，...，N-1)；

S18：根据所述目标非线性耦合输出功率幅值计算得到光纤非线 性串扰评估。

优选地，所述利用所述分步非线性耦合模型对非线性耦合模方程 进行处理，得到分段线性串扰耦合模方程和分段非线性串扰耦合模方 程包括：

利用所述分步非线性耦合模型对非线性耦合模方程

进行处理，得到所述分段线 性耦合模方程

和所述分段非线性耦合 模方程

其中，A_n和A_m为纤芯n和纤芯m的慢变复振幅，k_mn为线性耦合 系数，q_n为自调制耦合系数，j为复数，Δβ_mn为纤芯m与纤芯n的相 对相位不匹配系数，A_n(z)为纤芯n互耦合和自耦合幅值，A_m(z)为纤 芯m互耦合和自耦合幅值。

优选地，所述利用所述分段线性耦合模方程计算得到第i段线性耦 合输出功率幅值包括：

利用所述分段线性耦合模方程

计 算得到

当

和

时，计算得到所述第i段线性耦合输出功 率幅值

其中，

d为每段的长度，g_i为

k_i为耦合系数，Δβ_i为两纤芯件传播常数的差，

为第i-1段 非线性耦合的输出功率幅值。

优选地，所述将所述第i段线性耦合输出功率幅值输入所述分段非 线性耦合模方程中，得到第i段非线性耦合输出功率幅值包括：

将所述第i段线性耦合输出功率幅值

输入所述分段非线性耦合模方程

中，计算得到所述第i段非线性耦合输出功率幅值

优选地，将所述第i段非线性耦合输出功率幅值输入所述分段线性 耦合模方程中，得到第i+1段线性耦合输出功率幅值包括：

将所述第i段非线性耦合输出功率幅值

输入所述分段线性耦合模方程

中，计算得到所述第i+1段线性耦合输出功率 幅值

优选地，所述根据所述目标非线性耦合输出功率幅值计算得到光 纤非线性串扰评估包括：

假设干扰纤芯m和被干扰纤芯n，利用交替迭代方法计算出所述 被干扰纤芯n的目标非线性耦合输出功率幅值

和干扰纤芯m目标非线性耦合输出功率幅值

利用所述被干扰纤芯n的目标非线性耦合输出功率幅值和所述干 扰纤芯m的目标非线性耦合输出功率幅值计算得到所述光纤非线性 串扰评估：

其中，

和

是整段纤芯线性和非线性耦合结果，包含前段中 所有线性和非线性耦合串扰的累积。本发明还提供了一种分段多芯光 纤串扰检测的装置，包括：

构建模型模块，用于根据分步傅里叶法处理非线性薛定谔方程中 的色散和非线性问题，构建分步非线性耦合模型；

处理模块，用于利用所述分步非线性耦合模型对非线性耦合模方 程进行处理，得到分段线性耦合模方程和分段非线性耦合模方程；

第一线性耦合计算模块，用于利用所述分段线性耦合模方程计算 得到第i段线性耦合输出功率幅值；

第一非线性耦合计算模块，用于将所述第i段线性耦合输出功率幅 值输入所述分段非线性耦合模方程中，得到第i段非线性耦合输出功率 幅值；

第二线性耦合计算模块，用于将所述第i段非线性耦合输出功率幅 值输入所述分段线性耦合模方程中，得到第i+1段线性耦合输出功率 幅值；

第二非线性耦合计算模块，用于将所述第i+1段线性耦合输出功 率幅值输入所述分段非线性耦合模方程中，得到第i+1段非线性耦合 输出功率幅值；

判断模块，用于判断i+1是否等于光纤的分段数N，若i+1＝N， 则输出所述第i+1段非线性耦合输出功率幅值，若i+1≠N，则令i＝ i+1，返回执行S15，(i＝1，2，...，N-1)；

芯间串扰计算模块，用于根据所述第i+1段非线性耦合输出功率 幅值计算得到光纤非线性串扰评估。

优选地，所述芯间串扰计算模块包括：

计算单元，用于假设干扰纤芯m和被干扰纤芯n，利用交替迭代 方法计算出所述被干扰纤芯n的目标非线性耦合输出功率幅值和所述 干扰纤芯m的目标非线性耦合输出功率幅值；

评估单元，用于利用所述被干扰纤芯n的目标非线性耦合输出功 率幅值和所述干扰纤芯m的目标非线性耦合输出功率幅值计算得到 所述光纤非线性串扰评估。

本发明还提供了一种分段多芯光纤串扰计算的设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程 序时实现上述一种分段多芯光纤串扰计算的方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储 介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述 一种分段多芯光纤串扰计算的方法的步骤。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所提供的一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰 计算模型，根据分步傅里叶法处理非线性薛定谔方程中的色散和非线 性问题，构建分步非线性耦合模型，并利用分步非线性耦合模型将非 线性耦合模方程进行处理，得到分段线性耦合模方程和分段非线性耦 合模方程；利用分段线性耦合模方程计算得到第i段线性耦合输出功率 幅值，将第i段线性耦合输出功率幅值输入所述分段非线性耦合模方程 中，得到第i段非线性耦合输出功率幅值，然后将第i段非线性耦合输出 功率幅值交替迭代计算得到第i+1段线性耦合输出功率幅值和第i+1 段非线性耦合输出功率幅值，一直交替迭代直到算到最后一段，得到 整段光纤的非线性输出功率幅值，最后根据整段光纤的非线性输出功 率幅值计算得到光纤非线性串扰评估。本发明采用分步非线性耦合模 型得到一种分段线性和分段非线性交替迭代累计的串扰评估方法，在 非线性串扰评估中提供了一种快速、准确的串扰评估方式，为实际光 纤的扰动与非线性抑制提供了理论支持。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将 对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易 见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附 图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰 计算方法的第一种具体实施例的流程图；

图2为仿真程序流程框图；

图3为ICXT作为具有不同段长度的MCF长度的函数；

图4为非线性核间串扰评估的实验设置；

图5为ICXT的作为MCF长度的函数仿真示意图；

图6为实验结果与非线性ICXT理论值的比较图；

图7为均质MCF和异质MCF的比较图；

图8为本发明实施例提供的分段多芯光纤串扰检测的装置的结构 框图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性 串扰计算模型、设备、装置及计算机存储介质，在非线性耦合模方程 的基础上得到一种新的非线性串扰评估模型，相比之间的串扰评估， 更够更加快速、准确的评估。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图 和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中 的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的分段多芯光纤串扰检测方法 的第一种具体实施例的流程图；具体操作步骤如下：

步骤S101：根据分步傅里叶法处理非线性薛定谔方程中的色散和 非线性问题，构建分步非线性耦合模型；

提出了分步非线性耦合法(SNCM)，参考分步傅里叶法处理非线 性薛定谔方程中的色散和非线性问题。在以往的研究中，分步傅里叶 方法已被广泛用于光纤中脉冲的传输，同时存在色散和非线性。

步骤S102：利用所述分步非线性耦合模型对非线性耦合模方程进 行处理，得到分段线性耦合模方程和分段非线性耦合模方程；

利用所述分步非线性耦合模型对非线性耦合模方程

进行处理，得到所述分段线 性耦合模方程和所述分段非线性耦合模方程：

其中，A_n和A_m为纤芯n和纤芯m的慢变复振幅，k_mn为线性耦合 系数，q_n为自调制耦合系数，j为复数，Δβ_mn为纤芯m与纤芯n的相 对相位不匹配系数，A_n(z)为纤芯n互耦合和自耦合幅值，A_m(z)为纤 芯m互耦合和自耦合幅值。

步骤S103：利用所述分段线性耦合模方程计算得到第i段线性耦 合输出功率幅值；

由于线性和非线性分别作用于光纤每段的长度，我们假设段与段 之间存在这样的迭代关系，如下所示：

利用所述分段线性耦合模方程计算得到

当被干涉纤芯n的功率可以忽略，干扰纤芯m的功率在上式中保 持不变时，

和

时，计算得到所述第i段线性耦合输 出功率幅值

其中，

d为每段的长度，

为第i-1段 非线性耦合的输出功率幅值。

步骤S104：将所述第i段线性耦合输出功率幅值输入所述分段非 线性耦合模方程中，得到第i段非线性耦合输出功率幅值；

同时在上式耦合模方程中非线性耦合输出功率幅值表示为：

步骤S105：将所述第i段非线性耦合输出功率幅值输入所述分段 线性耦合模方程中，得到第i+1段线性耦合输出功率幅值；

步骤S106：将所述第i+1段线性耦合输出功率幅值输入所述分段 非线性耦合模方程中，得到第i+1段非线性耦合输出功率幅值；

步骤S107：判断i+1是否等于光纤的分段数N，若i+1＝N，则输 出所述第i+1段非线性耦合输出功率幅值作为目标非线性耦合输出功 率幅值，若i+1≠N，则令i＝i+1，返回执行S15，(i＝1，2，...，N-1)；

步骤S108：根据所述目标非线性耦合输出功率幅值计算得到光纤 非线性串扰评估。

假设干扰纤芯m和被干扰纤芯n，利用交替迭代方法计算出干扰 纤芯n整段的非线性耦合输出功率幅值

和所述干扰纤芯m整段的非线性耦合输出功率幅值

利用所述被干扰纤芯n整段的非线性耦合输出功率幅值和所述干 扰纤芯m整段的非线性耦合输出功率幅值计算得到所述光纤非线性 串扰评估：

其中，

和

是整段纤芯线性和非线性耦合结果，包含前段中 所有线性和非线性耦合串扰的累积。

本实施例所提供的方法，根据分步傅里叶法处理非线性薛定谔方 程中的色散和非线性问题，构建分步非线性耦合模型，并利用分步非 线性耦合模型将非线性耦合模方程进行处理，得到分段线性耦合模方 程和分段非线性耦合模方程；利用分段线性耦合模方程计算得到第i段 线性耦合输出功率幅值，将第i段线性耦合输出功率幅值输入所述分段 非线性耦合模方程中，得到第i段非线性耦合输出功率幅值，然后将第 i段非线性耦合输出功率幅值交替迭代计算得到第i+1段线性耦合输 出功率幅值和第i+1段非线性耦合输出功率幅值，一直交替迭代直到 算到最后一段，得到整段光纤的非线性输出功率幅值，最后根据整段 光纤的非线性输出功率幅值计算得到光纤非线性串扰评估。本发明采 用分步非线性耦合模型得到一种分段线性和分段非线性交替迭代累计 的串扰评估方法，在非线性串扰评估中提供了一种快速、准确的串扰 评估方式，并且其应用范围更广，为实际光纤的扰动与非线性抑制提 供了理论支持。

请参考图2，图2为仿真程序流程框图，基于上述实施例，本实 施例对上述的步骤进行了仿真验证，并将仿真结果和实验结构进行对 比，具体情况如下：

上述实施例步骤都是利用分步非线性耦合模型实现的，因此需要 确定一个合适的段长，这为确保滑步计算能够达到所需的精度提供了 前提条件。但由于缺乏理论分析，SNCM的最佳段长似乎是一个随 机的经验值，

如图3所示，当段长度大于0.1m时，分段模型和离散变化模型之 间的变化很明显，可能存在约2dB的误差。然而，当段长度为10-2m 时，可以观察到很好的一致性。特别是，当传输长度大于0.1km时， 段长为0.03m的分段模型(SM)和离散变化模型(DCM)之间的线 性ICXT误差小于0.01dB。最终选取段长为0.03m的分段模型。

串扰在10km的7芯MCF上进行了实验评估，纤芯半径为5μm, 芯间距为40μm，弯曲半径和扭曲率分别为20cm和2πrad/m。图4 显示了用于在线性和非线性状态下评估IC-XT的实验室设置。为了 降低光模块(QSFP-40G-LR4)发射的光源的不稳定性，采用1550nm 波段掺铒光纤放大器(EDFA)和可变光衰减器(VOA)进行光放大。 我们在实验中将EDFA放大功率设置为23.5dB(最大功率)，以减 少由于自发发射引起的放大自发发射(ASE)噪声。VOA用于修改发 射到光纤中的光功率电平。光功率入射中心纤芯1，外纤芯6用功率 计多次测量平均值。在测量过程中，确保光纤不受外界干扰因素的影 响。

首先，我们对具有弯曲和扭曲的10km光纤进行了仿真，图5说 明了ICXT的仿真结果作为MCF长度的函数，分别通过线性入射功 率-2dBm和非线性入射功率20dBm。很明显，当传输长度超过500m 时，非线性耦合串扰开始偏离线性ICXT，当达到给出的非线性长度阈值L_NL＝1/q_nP₀时，线性耦合的抑制串扰约为2dB。在10km处，非线性 耦合串扰的增长斜率接近于0，这表明随着传输长度的增加非线性强 度增强，相位匹配点的数量显着减少。当段长为0.03m时的两个功率 区域之间的芯间串扰均值从-30.4dB减少到-34.9dB。

此外，我们以不同的功率从-2dbm到20dbm以2dbm作为间隔 入射到中心纤芯1中。测量外层光纤6芯的输出功率，补偿10km光 纤中的衰减(1.8dBm)和扇入和扇出(1.5dBm)的损耗，当不考虑衰 减等影响因素，记录传输后的最终有效值。实验结果与非线性ICXT理 论值的比较如图6所示，理论模拟串扰与线性和非线性区域的实验结 果基本一致。

为了分析实际MCF中串扰的非线性抑制性能，我们考虑了一个 真正的同质7芯MCF，在纤芯m和n之间具有不同的固有有效折射 率。弯曲半径对影响核心间串扰的相位匹配点的失配有很大影响。我 们可以比较USAM和SNCM在20dBm发射功率情况下不同段长的ICXT。

其中DCM为离散变化模型，USAM为Wang文章中的通用半解 析模型以及SNCM为本专利中的分步非线性耦合模型，图6说明了 USAM和SNCM的阈值弯曲半径在固有有效折射率较小的真实同质 光纤和固有有效折射率较大的真实异质光纤中基本保持不变。此外， 当弯曲半径为小于阈值弯曲半径R_pk时，SCNM对ICXT的抑制与 USAM相比保持恒定，但很明显，当大于R_pk时，与USAM相比，SCNM 对ICXT的抑制沿弯曲半径增加。在实际抑制多芯光纤中，特别是当 弯曲半径为R＝0.8m时，ICXT最大抑制可达6.2dB。

请参考图8，图8为本发明实施例提供的基于分段思想的实际多 芯光纤非线性串扰计算的装置的结构框图；具体装置可以包括：

构建模型模块，用于根据分步傅里叶法处理非线性薛定谔方程中 的色散和非线性问题，构建分步非线性耦合模型；

处理模块，用于利用所述分步非线性耦合模型对非线性耦合模方 程进行处理，得到分段线性耦合模方程和分段非线性耦合模方程；

第一线性耦合计算模块，用于利用所述分段线性耦合模方程计算 得到第i段线性耦合输出功率幅值；

第一非线性耦合计算模块，用于将所述第i段线性耦合输出功率幅 值输入所述分段非线性耦合模方程中，得到第i段非线性耦合输出功率 幅值；

第二线性耦合计算模块，用于将所述第i段非线性耦合输出功率幅 值输入所述分段线性耦合模方程中，得到第i+1段线性耦合输出功率 幅值；

第二非线性耦合计算模块，用于将所述第i+1段线性耦合输出功 率幅值输入所述分段非线性耦合模方程中，得到第i+1段非线性耦合 输出功率幅值；

判断模块，用于判断i是否等于光纤的分段数N，若i+1＝N，则 输出所述第i+1段非线性耦合输出功率幅值，若i+1≠N，则令i＝i+ 1，返回执行第二线性耦合计算模块，(i＝1，2，...，N+1)；

芯间串扰计算模块，用于根据所述第i+1段非线性耦合输出功率 幅值计算得到光纤非线性串扰评估。

本实施例的一种分段多芯光纤串扰检测的装置用于实现前述的 一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰计算模型，因此一种分 段多芯光纤串扰检测的装置中的具体实施方式可见前文中的一种基于 分段思想的实际多芯光纤非线性串扰计算模型的实施例部分，例如， 构建模型模块100，处理模块200，第一线性耦合计算模块300，第一 非线性耦合计算模块400，第二线性耦合计算模块500，第二非线性耦 合计算模块600，判断模块700，芯间串扰计算模块800，分别用于实 现上述一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰计算模型中步骤 S101，S102，S103，S104，S105，S106，S107和S108，所以，其具 体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。

本发明具体实施例还提供了一种分段多芯光纤串扰检测的设备， 包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机 程序时实现上述一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰计算模 型的步骤。

本发明具体实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算 机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行 时实现上述一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰计算模型的 步骤。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说 明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分 互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的 方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述 的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者 的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明 中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟 以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束 条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所 描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接 用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块 可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程 ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的一种基于分段思想的实际多芯光纤非线 性串扰计算模型、装置、设备以及计算机可读存储介质，进行了详细 介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应 当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理 的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也 落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰计算模型，其特征在于，包括：

S11：根据分步傅里叶法处理非线性薛定谔方程中的色散和非线性问题，构建分步非线性耦合模型；

S12：利用所述分步非线性耦合模型对非线性耦合模方程进行处理，得到分段线性耦合模方程和分段非线性耦合模方程；

S13：利用所述分段线性耦合模方程计算得到第i段线性耦合输出功率幅值；

S14：将所述第i段线性耦合输出功率幅值输入所述分段非线性耦合模方程中，得到第i段非线性耦合输出功率幅值；

S15：将所述第i段非线性耦合输出功率幅值输入所述分段线性耦合模方程中，得到第i+1段线性耦合输出功率幅值；

S16：将所述第i+1段线性耦合输出功率幅值输入所述分段非线性耦合模方程中，得到第i+1段非线性耦合输出功率幅值；

S17：判断i+1是否等于光纤的分段数N，若i+1＝N，则输出所述第i+1段非线性耦合输出功率幅值作为目标非线性耦合输出功率幅值，若i+1≠N，则令i＝i+1，返回执行S15，(i＝1，2，...，N-1)；

S18：根据所述目标非线性耦合输出功率幅值计算得到光纤非线性串扰评估。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述分步非线性耦合模型对非线性耦合模方程进行处理，得到分段线性串扰耦合模方程和分段非线性串扰耦合模方程包括：

利用所述分步非线性耦合模型对非线性耦合模方程

进行处理，得到所述分段线性耦合模方程

和所述分段非线性耦合模方程

其中，A_n和A_m为纤芯n和纤芯m的慢变复振幅，k_mn为线性耦合系数，q_n为自调制耦合系数，j为复数，Δβ_mn为纤芯m与纤芯n的相对相位不匹配系数，A_n(z)为纤芯n互耦合和自耦合幅值，A_m(z)为纤芯m互耦合和自耦合幅值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述分段线性耦合模方程计算得到第i段线性耦合输出功率幅值包括：

利用所述分段线性耦合模方程

计算得到

当

和

时，计算得到所述第i段线性耦合输出功率幅值

其中，

d为每段的长度，g_i为

k_i为耦合系数，Δβ_i为两纤芯件传播常数的差，

为第i-1段非线性耦合的输出功率幅值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述第i段线性耦合输出功率幅值输入所述分段非线性耦合模方程中，得到第i段非线性耦合输出功率幅值包括：

将所述第i段线性耦合输出功率幅值

输入所述分段非线性耦合模方程

中，计算得到所述第i段非线性耦合输出功率幅值

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述第i段非线性耦合输出功率幅值输入所述分段线性耦合模方程中，得到第i+1段线性耦合输出功率幅值包括：

将所述第i段非线性耦合输出功率幅值

输入所述分段线性耦合模方程

中，计算得到所述第i+1段线性耦合输出功率幅值

其中，

d为每段的长度，g_i+1为

k_i+1为耦合系数，Δβ_i+1为两纤芯间传播常数的差，

为第i段非线性耦合的输出功率幅值。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标非线性耦合输出功率幅值计算得到光纤非线性串扰评估包括：

假设干扰纤芯m和被干扰纤芯n，利用交替迭代方法计算出所述被干扰纤芯n的目标非线性耦合输出功率幅值

和干扰纤芯m的目标非线性耦合输出功率幅值

利用所述被干扰纤芯n的目标非线性耦合输出功率幅值和所述干扰纤芯m的目标非线性耦合输出功率幅值计算得到所述光纤非线性串扰评估：

其中，

和

是整段纤芯线性和非线性耦合结果，包含前段中所有线性和非线性耦合串扰的累积。

7.一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰计算的装置，其特征在于，包括：

构建模型模块，用于根据分步傅里叶法处理非线性薛定谔方程中的色散和非线性问题，构建分步非线性耦合模型；

处理模块，用于利用所述分步非线性耦合模型对非线性耦合模方程进行处理，得到分段线性耦合模方程和分段非线性耦合模方程；

第一线性耦合计算模块，用于利用所述分段线性耦合模方程计算得到第i段线性耦合输出功率幅值；

第一非线性耦合计算模块，用于将所述第i段线性耦合输出功率幅值输入所述分段非线性耦合模方程中，得到第i段非线性耦合输出功率幅值；

第二线性耦合计算模块，用于将所述第i段非线性耦合输出功率幅值输入所述分段线性耦合模方程中，得到第i+1段线性耦合输出功率幅值；

第二非线性耦合计算模块，用于将所述第i+1段线性耦合输出功率幅值输入所述分段非线性耦合模方程中，得到第i+1段非线性耦合输出功率幅值；

判断模块，用于判断i+1是否等于光纤的分段数N，若i+1＝N，则输出所述第i+1段非线性耦合输出功率幅值作为目标非线性耦合输出功率幅值，若i+1≠N，则令i＝i+1，返回执行第二线性耦合计算模块，(i＝1，2，...，N-1)；

芯间串扰计算模块，用于根据所述目标非线性耦合输出功率幅值计算得到光纤非线性串扰评估。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述芯间串扰计算模块包括：

计算单元，用于假设干扰纤芯m和被干扰纤芯n，利用交替迭代方法计算出所述被干扰纤芯n整段的非线性耦合输出功率幅值和所述干扰纤芯m整段的非线性耦合输出功率幅值；

评估单元，用于利用所述被干扰纤芯n整段的非线性耦合输出功率幅值和所述干扰纤芯m整段的非线性耦合输出功率幅值计算得到所述光纤非线性串扰评估。

9.一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰计算模型的设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰计算模型的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰计算模型的步骤。

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