(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211131009.7 (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 苏州大学 地址 215000 江苏省苏州市吴中区石湖西 路188号 (72)发明人 向练　芮昊宇　 (74)专利代理 机构 苏州市中南伟业知识产权代 理事务所(普通 合伙) 32257 专利代理师 李柏柏 (51)Int.Cl. G06F 17/16(2006.01) G06F 17/11(2006.01) (54)发明名称 一种多芯少模光纤模间串扰检测方法及装 置 (57)摘要 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。 权利要求书3页 说明书10页 附图5页 CN 115455355 A 2022.12.09 CN 115455355 A 1.一种多芯少模光纤模间串扰 检测方法， 其特 征在于， 包括： 获取光纤参数和注入功率； 根据所述 光纤参数计算纤芯范围内的电场强度和包层范围内的电场强度； 根据所述纤芯范围内的电场强度、 所述包层范围内的电场强度以及所述注入功率计算 模式间耦合模系数； 将基于耦合模理论的芯间串扰计算方程中的纤芯间耦合模系数替换为所述模式间耦 合模系数， 计算得到光纤模间串扰值。 2.根据权利要求1所述的多芯少模光纤模 间串扰检测方法， 其特征在于， 所述光纤参数 包括： 纤芯折射率、 包层折 射率、 纤芯半径、 纤芯传播常数、 芯间距和光波长 。 3.根据权利要求1所述的多芯少模光纤模 间串扰检测方法， 其特征在于， 所述根据 所述 光纤参数计算纤芯范围内的电场强度和包层范围内的电场强度包括： 利 用亥 姆 霍兹 方 程 计 算纤 芯 范围 内 和包 层范围 内的 纵向电 场的 幅 值 ： 其中， Ez1和Ez2分别表示纤芯范围内的纵向电场的幅值和包层范围内的纵向电场的幅 值， A＝jUC/β a， j是虚数单位， C 是一个系统常数， n1是纤芯折射率， β 是纤芯 传播常数， a是纤芯半径， k＝2π/λ是波数， λ表示光波长， Jf(x)表示f阶的第一类贝塞尔函 数， Kf(x)表示f阶的第二类修 正贝塞尔函数， n2是包层折 射率， r表示柱坐标 系中的半径方向， θ表示柱坐标系中的圆周方向； 将所述纤芯范围内和包层范围内的纵向电场的幅值代入麦克斯韦方程， 得到纤芯范围 内和包层范围内的横向电场的幅值： 其中， Er1和Er2分别表示纤芯范围内的横向电场的幅值和包层范围内的横向电场的幅 值， J′f(x)表示Jf(x)的一阶导数； 根据纤芯范围内的纵向电场的幅值和纤芯范围内的横向电场的幅值， 计算纤芯范围内 的电场强度： 根据包层范围内的纵向电场的幅值和包层范围内的横向电场的幅值， 计算包层范围内 的电场强度： 其中， Em和En分别表示在纤芯范围内和包层范围内的电场强度， 电场圆周方向幅值 er表示r方向上的单位向量， 表示 方向上的单位向量， ez表示z方向上的单 位向量。 4.根据权利要求3所述的多芯少模光纤模 间串扰检测方法， 其特征在于， 所述根据 所述 纤芯范围内的电场强度、 所述包层范围内的电场强度以及所述注入功率计算模式间耦合模 系数前包括： 将所述包层范围内的电场强度中， 单芯横向极坐标系(r, θ )扩展为双芯的横向极坐标权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115455355 A 2系(R,Θ)， D表示芯间距。 5.根据权利要求4所述的多芯少模光纤模 间串扰检测方法， 其特征在于， 所述根据 所述 纤芯范围内的电场强度、 所述包层范围内的电场强度以及注入功率计算模式间耦合模系数 包括： 计算纤芯范围内的电场强度、 包层范围内的电场强度和纤芯折射率和包层折射率之差 点积后的二重积分与角频率以及真空介电常数的乘积， 再除以4倍的注入功 率， 得到模式间 耦合模系数： 其中， ω是角频率， ε0是真空介电常数， Em和Hm分别代表在纤芯范围内的电场强度和磁 场强度， 而En代表在包层范围内 的电场强度， ez表示z方向上的单位向量， n1和n2分别表示纤 芯的折射率和包层的折 射率， 符号*表示对矩阵进行共 轭操作， P表示注入的功率， 6.根据权利要求1所述的多芯少模光纤模 间串扰检测方法， 其特征在于， 所述基于耦合 模理论的芯间串扰 计算方程 为： 其中， N为将光纤分段后的段数， d是将光纤分段后的段长， Δβeq,mn,i是第i段的等效相位 失配， 为第i段修正后的纤芯间耦合模系数， ki(d)为纤芯间的耦 合模系数。 7.根据权利要求6所述的多芯少模光纤模 间串扰检测方法， 其特征在于， 所述将纤芯间 耦合模系数ki(d)替换为所述模式间耦合模系数kmn,i， 计算得到光纤模间串扰值：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115455355 A 3