[发明专利]一种长距离非线性光纤传输系统分布式性能监测方法

权利要求书

1.一种长距离非线性光纤传输系统分布式性能监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对非线性光纤传输系统进行抽象分析，提取系统的传输性能影响指标，构建数学模型；将预采集的传输系统初始参数输入至已建立的数学模型输出传输系统的基准性能值；

S2：对已建立的数学模型在设定的条件下利用非线性补偿方法得到表征非线性光纤传输系统性能的表达式；将所述初始参数通过非线性光纤传输系统性能的表达式计算得到非线性补偿的实际性能值，若基准性能值大于实际性能值则转入步骤S3；

S3：从非线性光纤传输系统性能的表达式中提取光纤非线性系数和光纤色散系数的特征作为待监测参数，利用遗传算法对待监测参数进行非线性优化，将每次优化后的实际性能值与基准性能值比较，直至两者相同，则完成了光纤传输系统的分布式性能监测。

2.根据权利要求1所述的一种长距离非线性光纤传输系统分布式性能监测方法，其特征在于，所述传输性能影响指标包括：光纤的衰减、色散、克尔非线性效应、放大器的增益、放大器自发放大辐射噪声。

3.根据权利要求1所述的一种长距离非线性光纤传输系统分布式性能监测方法，其特征在于，步骤S1建立的数学模型包括：

光纤信号在光纤中传输抽象为非线性薛定谔方程，方程表示如下：

其中，A表示光信号，z表示传输距离，β₂表示色散系数，γ表示非线性系数，t表示时间，α表示衰减系数，i表示虚数单位；

放大器的数学模型表示为：

A_out＝A_inG+N

其中，G表示放大器增益，N表示放大器噪声，A_in表示放大器的输入信号，A_out表示放大器的输出信号。

4.根据权利要求1所述的一种长距离非线性光纤传输系统分布式性能监测方法，其特征在于，步骤S2所述设定的条件包括：设定光纤传输系统中所有放大器有相同的增益系数和噪声放大系数，所有光纤链路的损耗相同，并且等于放大器的增益系数。

5.根据权利要求1所述的一种长距离非线性光纤传输系统分布式性能监测方法，其特征在于，利用非线性补偿方法得到表征非线性光纤传输系统的表达式，具体过程：

每一个放大器产生的自发放大辐射噪声的功率谱密度表示如下：

其中h是普朗克常量，v是光载波频率，NF是放大器的噪声系数，G是每个放大器增益；

对于级联有N个放大器的光纤传输系统，每段链路损耗为L的传输系统，总的自发放大辐射噪声的功率谱密度I_{n_all}表示为：

I_{n_all}＝NI_n

将非线性串扰分为一阶项和高阶项，第i段光纤过补偿产生的信号和噪声的一阶串扰项表示为：

其中I_s是信号的发射功率谱密度，η是光纤非线性的参数，表示为：

第i段光纤过补偿产生的信号和噪声的第m阶串扰项表示为：

第i段光纤过补偿的总的非线性串扰为：

非线性补偿方法系统的性能表示为：

6.根据权利要求1所述的一种长距离非线性光纤传输系统分布式性能监测方法，其特征在于，所述待监测参数包括：光纤传输系统每一级的光纤色散系数和光纤非线性系数，具体表示如下：

其中，D_{i_real}是每一级光纤实际色散系数，所述D_{i_monitor}是每一级最优光纤色散系数，由非线性补偿系统的性能表示计算给出；N_{i_real}是每一级光纤实际非线性系数，所述N_{i_monitor}是每一级最优光纤非线性系数，由非线性补偿系统的性能表示计算给出。