CN114707104A - 一种多芯光纤串扰检测方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多芯光纤串扰检测方法、设备、装置及计算机存储介质。本发明所提供的多芯光纤串扰检测方法，包括：引入克尔非线性效应重定义线性耦合模方程，得到包含非线性影响的耦合模方程，利用光纤参数通过所述耦合模方程计算耦合光纤电场解析解总平均值，将所述耦合光纤电场解析解总平均值改写得到包含非线性影响的耦合功率方程，利用所述包含非线性影响的耦合功率方程计算耦合光纤耦合功率，利用发射功率与所述耦合光纤耦合功率计算包含非线性影响的多芯光纤串扰值。本发明重新推导了加入非线性影响的耦合功率方程，并在此基础上得出了一个全新的非线性串扰估计，更加贴合实际光纤铺设情况。
Description
技术领域
本发明涉及光纤制造技术领域，尤其是指一种多芯光纤串扰检测方法、 设备、装置及计算机存储介质。
背景技术
随着1966年光纤的诞生，经过四十多年的发展，已成为这个世界信息 交互的基石。从单模光纤到多模光纤，从单波长到多波长光纤，光纤通信的 发展在稳步前进。随着波分复用(WDM)计数，特别是密集波分复用(DWDM) 技术的诞生，使得光纤的传输容量比以前增加了几倍至几十倍，光纤通信进 入了高速大容量光纤通信的发展阶段。然而随着云计算、物联网、大数据等 技术的发展，视频会议、远程监控和远程故障诊断等业务需求与日剧增，人 们对于通信网络的容量要求也越来越高，常规的单模单芯光纤(SM-SCF)在 时间、频率、波长、偏振等物力维度的充分利用，已逐渐逼近非线性香农理 论的传输极限值100Tbit/s。现如今信息获取方式呈现爆炸式的增加，网络 数据流量的不断增长，预计在不久的将来将会出现容量紧缩问题，从而对光 纤通信容量提出了新的要求。
为了超越香农极限容量的限制，达到更高的流量数据吞吐量，研究的重 点只能转移到还没有被利用的维度，空间维度。从物理上讲，空间维度的利 用是提高光纤通信容量的唯一手段。将空分复用技术应用在光纤中，主要可 通过三种方式：多芯光纤(MCF)、少模光纤(FMF)和少模多芯光纤(FM-MCF)。 其中，MCF是在一个包层中包含多根纤芯，这样光纤的传输容量随光纤纤心 数的增加而成倍增加。MCF具有良好的应用前景，现如今也慢慢发展起来， 但在有限的包层空间内放入多根纤芯，导致各纤芯之间距离会很小，使得传 输在纤芯的光信号会对相邻其他纤芯造成影响，产生耦合现象，出现串扰， 影响光纤通信的质量。因此，研究MCF过程中，如何抑制相邻纤芯的串扰是 一个值得关注的问题。现如今对串扰的研究大多数都是基于耦合模理论和耦 合功率理论，在此理论下MCF传输都是线性传输，不考虑非线性效应的影响。 然而实际光纤传输中，在高功率情况下，非线性效应会减少相位匹配点个数， 从而减少光纤串扰。因此需要在原有耦合模方程中加入非线性影响，进而推 导非线性耦合功率方程，从而分析串扰的影响。
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，本发明提供了一种多芯光纤串扰检测方法、设备、 装置及计算机存储介质，包括：
引入克尔非线性效应重定义线性耦合模方程，得到包含非线性影响的耦 合模方程；
利用光纤参数通过所述耦合模方程计算耦合光纤电场解析解总平均值；
将所述耦合光纤电场解析解总平均值改写得到包含非线性影响的耦合功 率方程；
利用所述包含非线性影响的耦合功率方程计算耦合光纤耦合功率；
利用发射功率与所述耦合光纤耦合功率计算包含非线性影响的多芯光 纤串扰值。
优选地，所述包含非线性影响的耦合模方程为：
其中，j为虚数单位，Am(z)和An(z)分别为耦合光纤m和入射光纤n的电 场慢变复振幅，γm为对非线性影响的自耦合系数，N为纤芯数量，Cmn为从所 述入射光纤n到所述耦合光纤m的模耦合系数，δf(z)为描述光纤弯曲和扭转 的相位函数，Δβ′mn(z)＝β′m(z)-βn′(z)为等效传播常数差，其中β′m(z)和βn′(z)分别为 所述耦合光纤m和所述入射光纤n的等效传播常数。
优选地，所述利用光纤参数通过所述耦合模方程计算耦合光纤电场解析 解总平均值，包括：
假设相位函数δf(z)是平稳随机变量，在<f(z)>＝0，z＞＞D的情况下，在 光波导初始点计算求得耦合光纤电场解析解Am(0)；
其中z为波振幅传输长度，D为相位函数的相关长度；
利用所述求得耦合光纤电场解析解计算耦合光纤电场解析解总平均值。
优选地，所述耦合光纤电场解析解总平均值为：
其中*表示共轭，c.c.表示上式右侧剩余部分的复共轭项。
优选地，所述将所述耦合光纤电场解析解总平均值改写得到包含非线性 影响的耦合功率方程包括：
在弱耦合情况下，光波导初始点的电场解析解近似于光波导任意点的电 场解析解，将所述耦合光纤电场解析解总平均值中的An(0)和Am(0)替换为An(z) 和Am(z)；
由于
和Pn＝<|An|2>，进而将
替换为Pm(z)，
替换 为Pn(z)得到所述包含非线性影响的耦合功率方程：
优选地，所述利用所述包含非线性影响的耦合功率方程计算耦合光纤耦 合功率包括：
在双芯光纤系统下，求得所述耦合光纤耦合功率为：
优选地，所述利用发射功率与所述耦合光纤耦合功率计算包含非线性影 响的多芯光纤串扰估计包括：
多芯芯间串扰计算公式如下：
XTNL＝Pm(z)/Pn(z)
假设在弱耦合低串扰情况下，光波导任意z点近似有：
Pn(z)-Pm(z)≈Pn(z)≈PL
利用所述多芯芯间串扰计算公式求得包含非线性影响的多芯光纤串扰估 计为：
XTNL＝XTN+XTL
其中非线性芯间串扰
线性芯间串扰
γn为所述对非线性影响的自耦合系数，PL为所述发射功率，z为所述波振 幅传输长度。
本发明还提供了一种多芯光纤串扰检测装置，包括：
非线性影响引入模块，用于引入克尔非线性效应重定义线性耦合模方程， 得到包含非线性影响的耦合模方程；
电场总平均值计算模块，用于利用光纤参数通过所述耦合模方程计算耦 合光纤电场解析解总平均值；
耦合功率方程改写模块，用于将所述耦合光纤电场解析解总平均值改写 得到包含非线性影响的耦合功率方程；
耦合功率计算模块，用于利用所述包含非线性影响的耦合功率方程计算 耦合光纤耦合功率；
多芯光纤串扰计算模块，用于利用发射功率与所述耦合光纤耦合功率计 算包含非线性影响的多芯光纤串扰估计。
本发明还提供了一种多芯光纤串扰检测设备，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如权利要求1至7任一项所述 一种多芯光纤串扰检测方法的步骤。
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如权利要求1至7 任一项所述一种多芯光纤非线性串扰计算方法的步骤。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的多芯光纤串扰检测方法，包括：引入克尔非线性效应重定 义线性耦合模方程，得到包含非线性影响的耦合模方程，利用光纤参数通过 所述耦合模方程计算耦合光纤电场解析解总平均值，将所述耦合光纤电场解 析解总平均值改写得到包含非线性影响的耦合功率方程；本发明考虑到了以 往光纤传输中没有考虑到的非线性影响，重新推导了加入非线性影响的耦合 模方程得到了包含非线性影响的耦合功率方程；利用所述包含非线性影响的 耦合功率方程计算耦合光纤耦合功率，利用发射功率与所述耦合光纤耦合功 率计算包含非线性影响的多芯光纤串扰估计。本发明在非线性影响基础上得 出了一个全新的包含非线性影响的串扰估计，相比于未加入非线性效应影响 的串扰估计，更加贴合实际光纤铺设情况，并且其应用范围更广，在线性领 域和非线性领域同样适用，在此基础上，可以研究不同通信系统中串扰的特 性，根据串扰与光纤参数的关系，进而研究降低芯间串扰的理论方法。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施 例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明所提供的多芯串扰计算的实现流程图；
图2为仿真计算框图；
图3为七芯光纤弯曲和扭转示意图；
图4为7芯光纤串扰测量实验装置；
图5为非线性串扰随功率变化图；
图6为线性和非线性串扰在不同折射率随弯曲半径变化图；
图7为线性和非线性串扰随芯间距变化图；
图8为线性和非线性串扰随光波长变化图；
图9为本发明实施例提供的一种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多芯串扰计算的方法、装置、设备及计算机存 储介质，在非线性影响基础上得出了一个全新的包含非线性影响的串扰估 计，相比于未加入非线性效应影响的串扰估计，更加贴合实际光纤铺设情况。
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为本发明所提供的多芯串扰计算的实现流程图；具体 操作步骤如下：
S101：引入克尔非线性效应重定义线性耦合模方程，得到包含非线性影 响的耦合模方程；
所述包含非线性影响的耦合模方程为：
其中，j为虚数单位，Am(z)和An(z)分别为耦合光纤m和入射光纤n的电 场慢变复振幅，γm为对非线性影响的自耦合系数，N为纤芯数量，Cmn为从所 述入射光纤n到所述耦合光纤m的模耦合系数，δf(z)为描述光纤弯曲和扭转 的相位函数，Δβ′mn(z)＝β′m(z)-βn′(z)为等效传播常数差，其中β′m(z)和βn′(z)分别为 所述耦合光纤m和所述入射光纤n的等效传播常数，β′m(z)可表示为：
β′m(z)≈βc[Rb+rcosθ(z)]/Rb
其中，βc为无扰动的纤芯传播常数，βc＝neff2π/λ，neff为基模的有效折射率，λ 为光波波长，θn(z)为纤芯n在传输距离为z时的相位，r为扭转速率。
S102：利用光纤参数通过所述耦合模方程计算耦合光纤电场解析解总平 均值；
假设相位函数δf(z)是平稳随机变量，在<f(z)>＝0，z＞＞D的情况下，在 光波导初始点计算求得耦合光纤电场解析解Am(0)，其中z为波振幅传输长度， D为相位函数自相关长度：
利用所述求得耦合光纤电场解析解计算耦合光纤电场解析解总平均值；
将(1)代入
中，其中< >表示总的平均值，得到：
式(2)的解是基于一阶微扰理论得出的，它适用于耦合非常弱的情况，将(2) 代入(3)并忽略Cmn中二阶以上高阶项，可得：
其中c.c.表示上式右侧剩余部分的复共轭项，由于<f(z)＞＝0，Cmn的一阶项 为0，假设f(z)是平稳随机变量，其自相关函数为高斯自相关函数，所以：
＜f(z)f(z-u)＞＝σ2exp[-(u/D)2]
其中u为自相关函数变量；
由于z＞＞D，并且方差σ2足够小，以保证式(2)的近似解的准确性，因 此可得：
其中是和z无关的实函数，让F(D,Δβ'mn)＝F，将式(5)带入到式(4)中 可得所述耦合光纤电场解析解总平均值：
S103：将所述耦合光纤电场解析解总平均值改写得到包含非线性影响的 耦合功率方程；
在弱耦合情况下，dmn＞2R0，其中dmn是耦合光纤m和入射光纤n之间的 距离，R0是大纤芯半径，光波导初始点的电场解析解近似于光波导任意点的 电场解析解，将所述耦合光纤电场解析解总平均值中的An(0)和Am(0)替换为 An(z)和Am(z)；
由于Pm＝<|Am|2>和Pn＝<|An|2>，进而将
替换为Pm(z)，
替换为Pn(z) 得到所述包含非线性影响的耦合功率方程：
S104：利用所述包含非线性影响的耦合功率方程计算耦合光纤耦合功 率；
在双芯光纤系统下，入射功率从N芯注入，不从M芯注入，求得式(6) 的一阶近似解，即所述耦合光纤耦合功率为：
其中方程右侧的第一部分表示线性互耦合，第二部分表示非线性自耦合；
S105：利用发射功率与所述耦合光纤耦合功率计算包含非线性影响的多 芯光纤串扰值。
多芯芯间串扰计算公式如下：
XTNL＝Pm(z)/Pn(z)
假设在弱耦合低串扰情况下，光波导任意z点近似有：
Pn(z)-Pm(z)≈Pn(z)≈PL
利用所述多芯芯间串扰计算公式求得包含非线性影响的多芯光纤串扰估 计为：
通常取方差σ2＝1，解上式关于XTNL的一元二次方程，可以得到多芯光纤 串扰值：
线性芯间串扰
由于所述耦合光纤的非线性影响对串扰的影响很小，可以忽略不计，因 此可得多芯光纤串扰近似解：
XTNL＝XTL+2σ2F|Cmn|2γnPLz (8)
γn为所述对非线性影响的自耦合系数，PL为所述发射功率，z为所述波振 幅传输长度；
因此，在我们知道光纤的一些参数以及发射功率时，就可以依靠式(7) 或式(8)来计算纤芯之间的串扰情况，从而分析在不同情况下串扰的大小分 布，以此对于设计低串扰多芯光纤有着很好的借鉴作用。
本发明所述的多芯光纤串扰检测方法，包括：引入克尔非线性效应重定 义线性耦合模方程，得到包含非线性影响的耦合模方程，利用光纤参数通过 所述耦合模方程计算耦合光纤电场解析解总平均值，将所述耦合光纤电场解 析解总平均值改写得到包含非线性影响的耦合功率方程；本发明考虑到了以 往光纤传输中没有考虑到的非线性影响，重新推导了加入非线性影响的耦合 模方程得到了包含非线性影响的耦合功率方程；利用所述包含非线性影响的 耦合功率方程计算耦合光纤耦合功率，利用发射功率与所述耦合光纤耦合功 率计算包含非线性影响的多芯光纤串扰估计。本发明在非线性影响基础上得 出了一个全新的包含非线性影响的串扰估计，相比于未加入非线性效应影响 的串扰估计，更加贴合实际光纤铺设情况，并且其应用范围更广，在线性领 域和非线性领域同样适用，在此基础上，可以研究不同通信系统中串扰的特 性，根据串扰与光纤参数的关系，进而研究降低芯间串扰的理论方法。
请参考图2，图2为仿真计算框图，基于以上实施例，本实施例对该理论 模型针对不同传输系统进行了仿真验证，并将仿真结果和实验结果进行对比， 验证理论的正确性和可适用范围，其具体如下：
一个纤芯半径a0＝4um，包层折射率n0＝1.4381，纤芯折射率约为n1＝1.452， 弯曲半径为Rb＝180mm，扭转速率γ＝2πrad/m，芯间距为Dnm＝40um，光脉 冲波长为1550nm，传输距离为z＝10km的弱耦合多芯光纤，其示意图如图3所 示，入射纤芯为中心纤芯n，耦合纤芯为外部纤芯m；
请参考图4，图4为实验装置图；
通过仿真和实验验证理论模型的准确性，图5根据式(7)给出了NICXT沿 入射功率的变化情况。理论模型与实验数据吻合较好。当入射功率增大时， 存在一个临界功率，在临界功率之前，非线性对入射功率没有影响或影响较 小；在临界功率之后，非线性对入射功率的影响较大。在非线性区域，随着 单芯功率发射水平的增加，克尔效应使纤芯模的相位常数减小，从而使均匀 的7CF变为非均匀的7CF。如图5所示，在非线性范围内串扰的相位匹配点数 量减少，串扰从-31dBm减少到-35dBm。
图6为离散变化模型(DCM)、线性串扰模型和基于式(7)的非线性串扰模 型的串扰随弯曲半径变化图，入射功率为20dbm。弯曲半径影响等效传播常 数，从而影响式(7)中的线性串扰。在本征有效折射率差Δneff为0.012％和 0.046％的真实均匀和非均匀7CF中进行了仿真。当弯曲半径较大时，无论实 际光纤是否均匀，NICXT的抑制效果与图5所示的实验结果一致。然而，NICXT 在临界弯曲半径附近的抑制作用相对较弱。
我们还根据推导出的模型做了其他的仿真。图7和图8分别显示了DCM、 线性串扰和非线性串扰在不同入射功率下与芯间距和光波长的关系。如图7 所示，无论是线性的还是非线性的，串扰都随着磁芯间距的增大而减小。而 当入射功率为20dbm时，非线性串扰随磁芯间距的增大而减小的幅度大于线 性串扰。从图8可以看出，线性和非线性串扰随着光波长的增加而增加。但 是，与线性串扰相比，当入射功率为高功率20dbm时，光波长越大，它们之 间的串扰差异越小。在图7和图8中，入射功率为20dbm的非线性串扰小于 无非线性的线性串扰，这与我们的非线性串扰抑制理论是一致的。
本发明可为实际多芯光纤通信系统提供一个快速、准确的串扰估计计算 方法，其应用范围更加广泛，该模型不仅适用于相位匹配区，还适用于非相 位匹配区，对于同质和异质多芯光纤，该模型同样适用。该模型考虑了以往 模型没有考虑的光纤传输的非线性效应影响，也考虑了实际光纤铺设场景的 弯曲和扭转的扰动，因此该模型更适用于实际光纤的串扰估计，基于该模型， 我们可以更好地去研究多芯光纤中串扰的特性。
请参考图9，图9为本发明实施例提供的一种多芯光纤串扰检测的装置的 结构框图；具体装置可以包括：
非线性引入模块100，引入克尔非线性效应重定义线性耦合模方程，得到 包含非线性影响的耦合模方程；
电场总平均值计算模块200，利用光纤参数通过所述耦合模方程计算耦合 光纤电场解析解总平均值；
耦合功率方程改写模块300，将所述耦合光纤电场解析解总平均值改写得 到包含非线性影响的耦合功率方程；
耦合功率计算模块400，利用所述包含非线性影响的耦合功率方程计算耦 合光纤耦合功率；
多芯光纤串扰计算模块500,利用发射功率与所述耦合光纤耦合功率计算 包含非线性影响的多芯光纤串扰值。
本实施例的多芯光纤串扰检测装置用于实现前述的多芯光纤串扰检测方 法，因此多芯光纤串扰检测装置中的具体实施方式可见前文多芯光纤串扰检 测方法的实施例部分，例如，非线性引入模块100，电场总平均值计算模块 200，耦合功率方程改写模块300，耦合功率计算模块400和多芯光纤串扰计 算模块500分别用于实现上述多芯光纤串扰检测方法中步骤S101，S102，S103， S104和S105，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多芯光纤串扰检测的 方法的步骤。
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 种多芯光纤串扰检测的方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或 计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、 或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个 其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘 存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序 产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程 图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流 程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算 机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使 得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现 在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功 能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设 备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器 中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或 多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上， 使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的 处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图 一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步 骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的 限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出 其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而 由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种多芯光纤串扰检测方法，其特征在于，包括：
引入克尔非线性效应重定义线性耦合模方程，得到包含非线性影响的耦合模方程；
利用光纤参数通过所述耦合模方程计算耦合光纤电场解析解总平均值；
将所述耦合光纤电场解析解总平均值改写得到包含非线性影响的耦合功率方程；
利用所述包含非线性影响的耦合功率方程计算耦合光纤耦合功率；
利用发射功率与所述耦合光纤耦合功率计算包含非线性影响的多芯光纤串扰值。
2.根据权利要求1所述的多芯光纤串扰检测方法，其特征在于，所述包含非线性影响的耦合模方程为：
其中，j为虚数单位，Am(z)和An(z)分别为耦合光纤m和入射光纤n的电场慢变复振幅，γm为对非线性影响的自耦合系数，N为纤芯数量，Cmn为从所述入射光纤n到所述耦合光纤m的模耦合系数，δf(z)为描述光纤弯曲和扭转的相位函数，Δβ′mn(z)＝β′m(z)-β′n(z)为等效传播常数差，其中β′m(z)和β′n(z)分别为所述耦合光纤m和所述入射光纤n的等效传播常数。
3.根据权利要求1所述的多芯光纤串扰检测方法，其特征在于，所述利用光纤参数通过所述耦合模方程计算耦合光纤电场解析解总平均值，包括：
假设相位函数δf(z)是平稳随机变量，在<f(z)>＝0，z＞＞D的情况下，在光波导初始点计算求得耦合光纤电场解析解Am(0)；
其中z为波振幅传输长度，D为相位函数的相关长度；
利用所述求得耦合光纤电场解析解计算耦合光纤电场解析解总平均值。
4.根据权利要求3所述的多芯光纤串扰检测方法，其特征在于，所述耦合光纤电场解析解总平均值为：
其中*表示共轭，c.c.表示上式右侧剩余部分的复共轭项。
5.根据权利要求4所述的多芯光纤串扰检测方法，其特征在于，所述将所述耦合光纤电场解析解总平均值改写得到包含非线性影响的耦合功率方程包括：
在弱耦合情况下，光波导初始点的电场解析解近似于光波导任意点的电场解析解，将所述耦合光纤电场解析解总平均值中的An(0)和Am(0)替换为An(z)和Am(z)；
由于
和Pn＝<|An|2>，进而将
替换为Pm(z)，
替换为Pn(z)得到所述包含非线性影响的耦合功率方程：
6.根据权利要求5所述的多芯光纤串扰检测方法，其特征在于，所述利用所述包含非线性影响的耦合功率方程计算耦合光纤耦合功率包括：
在双芯光纤系统下，求得所述耦合光纤耦合功率为：
7.根据权利要求6所述的多芯光纤串扰检测方法，其特征在于，所述利用发射功率与所述耦合光纤耦合功率计算包含非线性影响的多芯光纤串扰估计包括：
多芯芯间串扰计算公式如下：
XTNL＝Pm(z)/Pn(z)
假设在弱耦合低串扰情况下，光波导任意z点近似有：
Pn(z)-Pm(z)≈Pn(z)≈PL
利用所述多芯芯间串扰计算公式求得包含非线性影响的多芯光纤串扰估计为：
XTNL＝XTN+XTL
其中非线性芯间串扰
线性芯间串扰
PL为所述发射功率，z为所述波振幅传输长度。
8.一种多芯光纤串扰检测装置，其特征在于，包括：
非线性影响引入模块，用于引入克尔非线性效应重定义线性耦合模方程，得到包含非线性影响的耦合模方程；
电场总平均值计算模块，用于利用光纤参数通过所述耦合模方程计算耦合光纤电场解析解总平均值；
耦合功率方程改写模块，用于将所述耦合光纤电场解析解总平均值改写得到包含非线性影响的耦合功率方程；
耦合功率计算模块，用于利用所述包含非线性影响的耦合功率方程计算耦合光纤耦合功率；
多芯光纤串扰计算模块，用于利用发射功率与所述耦合光纤耦合功率计算包含非线性影响的多芯光纤串扰估计。
9.一种多芯光纤串扰检测设备，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7任一项所述一种多芯光纤串扰检测方法的步骤。
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7任一项所述一种多芯光纤非线性串扰计算方法的步骤。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116781161A (zh) * | 2023-06-29 | 2023-09-19 | 苏州大学 | 面向c+l波段的多芯光纤多波长非线性串扰计算方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130188949A1 (en) * | 2009-12-02 | 2013-07-25 | Ofs Fitel, Llc | Techniques For Reducing Crosstalk In Multicore Fibers |
| CN112803996A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-14 | 中天通信技术有限公司 | 一种高非线性光纤耦合串扰的检测方法 |
Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110445534B (zh) * | 2019-08-13 | 2022-07-08 | 中天宽带技术有限公司 | 一种多芯光纤串扰值确定的方法、系统及设备 |
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-
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-
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130188949A1 (en) * | 2009-12-02 | 2013-07-25 | Ofs Fitel, Llc | Techniques For Reducing Crosstalk In Multicore Fibers |
| CN112803996A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-14 | 中天通信技术有限公司 | 一种高非线性光纤耦合串扰的检测方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| HONGFENG PAN 等: "Analysis of nonlinear crosstalk suppression in weakly multi-core fiber based on coupled-power theory", APPLIED OPTICS AND PHOTONICS CHINA 2021, 24 November 2021 (2021-11-24), pages 2 * |
| HONGFENG PAN 等: "Estimation of Nonlinear Crosstalk in Weakly Coupled Multi-core Fiber", ASIA COMMUNICATIONS AND PHOTONICS CONFERENCE 2021, 27 October 2021 (2021-10-27), pages 2 * |
| 温明妍 等: "孔辅助六芯光纤模式耦合及串扰特性研究", 光电技术应用, no. 06, 15 December 2014 (2014-12-15) * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116781161A (zh) * | 2023-06-29 | 2023-09-19 | 苏州大学 | 面向c+l波段的多芯光纤多波长非线性串扰计算方法 |
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