[發明專利]一種高非線性光纖耦合串擾的檢測方法

有效

• 申請號: 202011610177.5
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112803996B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 向練;金樹林;揭水平;吳水清;符小東;馬宗仰;房洪蓮
• 申請（專利權）人: 中天通信技術有限公司;中天寬帶技術有限公司;江蘇中天科技股份有限公司
• 主分類號: H04B10/079
• 分類號: H04B10/079;G02F1/35
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 陳亮亮

1.一種高非線性光纖耦合串擾的檢測方法，其特征在于包含以下步驟：

步驟一：在耦合模理論基礎上引入分段，將光纖分成等長的段，并確定每一段的電場幅度；

步驟二：得到光纖每段末端的電場幅值，并得到每一段的耦合功率；

步驟三：評估出整個光纖的芯間串擾并通過仿真確定最佳段長值；

步驟四：在線性耦合基礎上，引入非線性特性；

步驟五：解析求解得到引入非線性特性后的每一段的電場幅度與輸出功率；

步驟六：計算非線性耦合的閾值功率、臨界功率和非線性作用的長度，驗證在引入非線性特性后仿真的準確性；

所述步驟六具體為

在相鄰的非線性耦合器中，其閾值功率可以表示為：

P_c＝Q₂A(λn₀c/2π²n₂) (29)

其中，Q₂項是由于相鄰波導中存在模式而產生的，并導致波導之間的線性耦合，A表示電場的緩變復振幅；

對于二氧化硅介質，二氧化硅的臨界功率mcf由下一個表達式給出：

其中，ε₀和c₀分別是電導率和真空下的光速，A_eff是受激纖芯中模式的有效面積，E_at是特征原子電場；

非線性相互作用的長度LNL由下式給出：

步驟七：通過上述過程建立的串擾計算模型計算得到光纖耦合串擾。

2.按照權利要求1所述的一種高非線性光纖耦合串擾的檢測方法，其特征在于：所述步驟一具體為

在纖芯m的初始端注入功率為P₀的功率，整個長度為L的光纖被分成等長的N段，即每段段長為d＝L/N；每段中的入射功率為上一段的輸出功率，因而每段耦合到相鄰光纖的功率為非均勻的，第i段電場幅度用耦合模方程表示為：

其中，A表示電場的緩變復振幅，β_n與β_m為等效傳播常數，取值受光纖的彎曲和扭轉影響；

β_eq＝β_c[R_b+rcosθ(z)]/R_b中，β_c為未受擾動的傳播常數，r為纖芯半徑，Rb為彎曲半徑，θ是光纖的扭轉角度。

3.按照權利要求2所述的一種高非線性光纖耦合串擾的檢測方法，其特征在于：所述步驟二具體為

通過式(17)求解耦合模方程，得到光纖每段末端的電場幅值表示為：

其中：

其中

在每一段的耦合功率表示為：P_m,i＝|A_m,i(d)|²與P_n,i＝|A_n,i(d)|²。

4.按照權利要求3所述的一種高非線性光纖耦合串擾的檢測方法，其特征在于：所述步驟三具體為

每段段長分的很短，將每段看做是一個點，在相應的點上串擾特性可以計算出，然后將每點上的串擾值做數組式順序排列，即可評估出整個光纖的芯間串擾：

依據數值求解對分段理論下的串擾與DCM模型在1550nm的波長下做數值仿真與對比，確定最佳的段長值d。