本发明专利技术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，本发明专利技术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。确的串扰评估方式。确的串扰评估方式。
【技术实现步骤摘要】
一种基于分段思想的实际多芯光纤非线性串扰计算模型
[0001]本专利技术涉及光纤制造
，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。
技术介绍
[0002]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，TetsuyaHayashi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Andr
é
s 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。
技术实现思路
[0003]为此，本专利技术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。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术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：
[0005]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；
[0006]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；
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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；
[0011]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)；
[0012]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。
[0013]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：
[0014]利用所述分步非线性耦合模型对非线性耦合模方程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
[0015]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。
[0016]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：
[0017]利用所述分段线性耦合模方程计 算得到算得到
[0018]当和时，计算得到所述第i段线性耦合输出功 率幅值
[0019]其中，d为每段的长度，g
i
为为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。
[0020]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：
[0021]将所述第i段线性耦合输出功率幅值将所述第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得到所述第i段非线性耦合输出功率幅值
[0022]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：
[0023]将所述第i段非线性耦合输出功率幅值将所述第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
[0024]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：
[0025]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耦合输出功率幅值
[0026]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：
[0027][0028]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。本专利技术还提供了一种分段多芯光 纤串扰检测的装置，包括：
[0029]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 的色散和非本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
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将所述第i段非线性耦合输出功率幅...
【专利技术属性】
技术研发人员：向练，金树林，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。