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单模光纤偏振模色散测试的重要性介绍

更新日期:2007-07-07  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

    近几年来,在我们对全国多个生产企业的光纤光缆产品的进网或认证检测中发现,绝大多数企业都没有偏振模色散测试仪。

    而几何参数测试仪、传输特性测试仪、OTDR等设备倒是70%的企业都有,即使是占地面积比较大的机械物理性能测试仪也随处可见。偏振模色散测试仪体积并不大、价格也不是很昂贵,可为什么这么多企业都没有配置呢?或者说根本不去考虑要测试此项指标呢?为此,笔者曾询问过一些企业,他们的回答令人吃惊:“这项指标不重要,最初单模光纤的标准中是没有这项指标的,它对光缆产品的质量不会有影响”。那么,这项指标到底是否会影响通信质量呢?下面,让我们从偏振模色散的原理、偏振模色散在实际通信中对通信质量的影响以及ITU-T标准中的规定等几个方面阐述一下。

    限制光纤通信高比特率长距离传输的因素有两个:一是光纤的衰减,另一个是光纤的色散。单模光纤的色散又可分为两种:一是光纤的群速度色散(GVD),另一种是光纤的偏振模色散。为降低单模光纤群光波传输速率的影响,一般可采用三种措施:①利用谱线宽度很窄的DFB激光器;②使系统工作在单模光纤群光波传输速率色散为零的波长附近;③应用色散补偿的办法来抵消单模光纤群光波传输速率色散的影响。当采用上述三种方法使光纤通信系统中的单模光纤群光波传输速率色散变得很小或趋于零时,单模光纤偏振模色散的影响就突出了,成为限制高比特率系统长距离传输的主要因素。

    偏振与双折射是单模光纤特有的问题。单模光纤实际上传输的是两个正交的基模,它们的电场各沿x和y两个方向偏振。理想光纤的几何尺寸是均匀的且没有应力,因而光波在这两个相互垂直偏振态方向以完全相同的速率传播,在光纤的另一端没有任何延迟,如图1所示。但实际光纤总存在某种程度的不完善,如光纤纤芯的椭圆变形、光纤内部的残余应力等,从而使得两个模式之间的兼并被破坏,两个模式的相位常数不相等,如图2所示。这种现象称为模式双折射。双折射的存在将引起一系列复杂的效应,例如,两模式的群速率不同,两个相互垂直的偏振模以不同的速率传播,使得到达光纤另一端的时间也不同。光波的基模含有两个相互垂直的偏振态,在实际的光纤中,这两个相互垂直的偏振模在单位长度中的时间差就是偏振模色散,简称PMD,其单位为ps/∨km。由于双折射偏振态沿光纤轴向变化,外界条件的变化将引起光纤输出偏振态的不稳定,因此对某些场合应用影响严重。

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