基于Hong--Ou--Mandel干涉的多模态光纤中核间时差特性表征

核间时差(Inter-core skew, ICS)，即多模态光纤各芯之间差异群时延，是双星通信和量子光子网络的关键参数。我们采用两光子Hong--Ou--Mandel(HOM)干涉于集成$4\times4$多端口分束器，对商业可得的四芯光纤进行高精度测量。通过提取HOM干涉峰谷的中心位置，遍历所有十二芯对组合，获得各个ICS值，测量精度达到 $\pm0.11\,$ps，受限于延迟台定位不确定性。根均方根ICS随光纤长度增长呈线性: $\sigma_\tau(L) = \kappa\sqrt{L}+c$，其中 $\kappa = 48.7 \pm 2.5\,\mathrm{ps}/\!\sqrt{\mathrm{km}}$，$c = 9.76 \pm 1.2\,$ps，覆盖 $7.7\,$m 到 $1300\,$m 的光纤长度。这一首次在从实验室到现场部署尺度范围内验证随机游走尺度的直接方法，得益于HOM对一次级路径波动的免疫性，使经典干涉测量方法在长光纤上实际不可行。所示 $\pm0.11\,$ps 的测量精度相当于相关光时域反射仪(C-OTDR)的约 $\sim\!180$ 倍，C-OTDR是长光纤ICS特性表征的标准方法。Fisher信息分析建立了基本的Cramér--Rao精度极限，位于皮米秒范围，表明通过更好的延迟控制可进一步提高精度。这些结果为用于量子和经典空间分割复用应用的MCF网络时序均匀性表征提供了实用平台。