[发明专利]一种多芯少模光纤模间串扰检测方法及装置

说明书

本发明涉及光纤技术领域，尤其是指一种多芯少模光纤模间串扰检测方法、装置及计算机存储介质；本发明所述的多芯少模光纤模间串扰检测方法，首先根据光纤参数计算每个模式的电场分布，然后根据电场分布和注入功率计算模式间耦合系数，最后基于耦合模理论，重新推导了超模之间串扰量的计算方式，相比于MonteCarlo模型和ISMXT解析模型，该方法最突出的优势就是考虑了随距离变化的模式耦合系数，这进一步保证了计算的准确性，且剔除了偏振模耦合带来的冗余，更加贴合实际光纤铺设情况，并且应用范围更广。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，尤其是指一种多芯少模光纤模间串扰检测方法、装置及计算机存储介质。

背景技术

随着互联网数据流量的持续指数型增长，基于单模光纤(Single-Mode Fiber,SMF)传输的信息主干网正在迅速接近其容量极限。过去，SMF传输系统的容量增加是通过利用各种维度，包括偏振和波分复用，以及先进的调制格式和相干传输技术来实现的。然而，即将到来的容量紧缩意味着我们需要新的传输技术以支持社会容量需求。为了缓解使用额外SMF带来的与线性容量扩展相关的相应成本和增加的能源需求，单光纤内的空分复用(Space Division Multiplexing,SDM)可以提供一种解决方案。通过引入额外的正交复用维度，可以降低容量、频谱和能量效率，从而降低每比特的成本，这对于维持主要网络利益相关者的商业模式至关重要。为了实现可持续发展管理的承诺，设想了一种新的范式，这使得SMF的容量增加了两个数量级。SDM通过多输入多输出(Multiple-input Multiple-output,MIMO)传输实现，使用多模光纤(Multi-mode Fiber,MMF)的空间模式或多个单模纤芯作为信道。近些年，有研究开发了一种独特的MMF，即少模光纤(Few-mode Fiber,FMF)，用于共传输三个或六个线性极化(LP)模式。在高速电子技术快速增强的驱动下，数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)MIMO技术可以快速地恢复混合传输信道，从而在空间信道占用相同波长时提高频谱效率。最先进的单载波FMF传输实验表明，通过利用六种空间模式，单光纤中的容量增加达到32bit/(s·Hz)的频谱效率。如果使用多芯传输，有研究使用12个单模纤芯实现了频谱效率为109bit/(s·Hz)的传输。在另一项工作中，有研究结合了多芯和少模的特性，使用7芯3模少模多芯光纤(Few-mode Multicore Fiber,FM-MCF)，并在1km的传输中实现了255Tbit/s的最高速率。

因此，FM-MCF成为了近年来研究的热点话题。同时，尽管FM-MCF可以带来超高的传输容量，但其依旧存在两个会影响传输性能的重要问题。其一是由于不同模式在纤芯中传输的路径不同，这会导致在接收端接收到的每路信号存在时间差，最终产生误码，这被称为模式色散。其二是由于不同路径之间会发生模式之间的耦合，从而降低传输性能。目前有大量研究表明模式色散可以通过DSP技术或是引入色散补偿光纤进行缓解，而对于模式耦合的评估还并不完善。因此，准确地评估模式耦合有助于多芯少模光纤的制备。

在Monte Carlo模型中，作者采用了带有偏振模耦合影响的模式电场，这进一步使得计算复杂度提升。并且在对于耦合系数的处理上，看作是一个与传输距离无关的常数，这与实际传输情况并不符合。此外，在ISMXT模型所提出的理论中，证明了偏振模耦合带来的对于超模间的串扰可以忽略不计，因此在计算超模间的串扰时，Monte Carlo模型中的理论可以得到进一步的简化。在ISMXT解析模型中，作者只考虑了纵向扰动带来的影响，消除了一部分冗余项，直接从模式功率出发计算模间串扰，从最终的结果来看，Monte Carlo模型中的偏振模耦合带来的影响确实可以忽略不计。但是ISMXT解析模型中把最重要的模式耦合系数做了近似，由一般经验值计算得到的模间串扰显然是不够严谨的。

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模式耦合系数的处理与实际情况不符的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多芯少模光纤模间串扰检测方法，包括：