資源描述：
《單模光纖偏振模色散PMD.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、單模光纖偏振模色散PMD測試 摘要：研究PMD產(chǎn)生的原因、機理和影響，研究光纖PMD測量、控制和補償方法，研究PMD對光纜和光纜鏈路的影響，對保障光纖通信系統(tǒng)的性能具有重要意義。本文將著重對單模光纖PMD測試技術和不穩(wěn)定因素進行論述。 關鍵詞：PMD、干涉法、色散 一、引入 近幾年，電信市場發(fā)展迅速，住宅用戶和商業(yè)用戶數(shù)量都大幅增長，網(wǎng)絡業(yè)務量也呈指數(shù)般上升。據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部最新公布數(shù)據(jù)表明：截止2004年5月底，中國固定電話用戶達到2.904億戶，移動電話用戶達到3.006億戶，互聯(lián)網(wǎng)撥號用戶5359.9萬戶，互聯(lián)網(wǎng)專線用戶6.7萬戶，寬帶接入用戶1659.7萬戶。巨大的用戶群帶來海
2、量的通信流量，而如此大的流量需求，對現(xiàn)有光網(wǎng)絡系統(tǒng)能力提出了嚴峻挑戰(zhàn)，也推動了光網(wǎng)絡建設，光纖通信系統(tǒng)向大容量、高速率、長距離方向發(fā)展，使得原本對低速系統(tǒng)而言可以忽略不計的非線性效應和偏振模色散（PMD）等光纖性能缺陷成為限制系統(tǒng)容量升級和傳輸距離的主要因素，人們越來越重視非線性效應和偏振模色散（PMD）的影響。 二、單模光纖的偏振模色散產(chǎn)生機理 隨著單模光纖在測試中應用技術的不斷發(fā)展，特別是集成光學、光纖放大器以及超高帶寬的非零色散位移單模光纖即ITU-TG655光纖的廣泛應用，光纖衰減和色散特性已不是制約長距離傳輸?shù)闹饕蛩?，偏振模色散特性越來越受到人們重視。偏振是與光的振動方向有
3、關的光性能，我們知道光在單模光纖中只有基模HE11傳輸，由于HE11模由相互垂直的兩個極化模HE11x和HE11y簡并構成，在傳輸過程中極化模的軸向傳播常數(shù)βx和βy往往不等,從而造成光脈沖在輸出端展寬現(xiàn)象。如下圖所示：?圖1：PMD極化模傳輸圖 因此兩極化模經(jīng)過光纖傳輸后到達時間就會不一致，這個時間差稱為偏振模色散PMD（PolarizationModeDispersion）。PMD的度量單位為匹秒（ps）?！ 」饫w是各向異性的晶體，光一束光入射到光纖中被分解為兩束折射光。這種現(xiàn)象就是光的雙折射，如果光纖為理想的情況，是指其橫截面無畸變，為完整的真正圓，并且纖芯內(nèi)無應力存在，光纖本身無
4、彎曲現(xiàn)象，這時雙折射的兩束光在光纖軸向傳輸?shù)恼凵渎适遣蛔兊模飨蛲跃w完全一樣，這時PMD=0。但實際應用中的光纖并非理想情況，由于各種原因使HE11兩個偏振模不能完全簡并，產(chǎn)生偏振不穩(wěn)定狀態(tài)?！ ≡斐蓡文９饫w中光的偏振態(tài)不穩(wěn)定的原因，有光纖本身的內(nèi)部因素，也有光纖的外部因素?！ ?.1內(nèi)部因素 PMD即偏振模色散(PolarizationModeDispersion)，由于光纖在制造過程中存在著芯不圓度，應力分布不均勻，承受側壓，光纖的彎曲和鈕轉(zhuǎn)等，這些因素將造成光纖的雙折射。光在單模光纖中傳輸，兩個相互正交的線性偏振模式之間會形成傳輸群速度差，產(chǎn)生偏振模色散。同時，由于光纖中的兩
5、個主偏振模之間要發(fā)生能量交換，即產(chǎn)生模式偶合。在光纖較長時，由于偏振模隨機模偶合對溫度、環(huán)境條件、光源波長的輕微波動等都很敏感，故模式偶合具有一定隨機性，這決定了PMD是個統(tǒng)計量。但PMD的統(tǒng)計測量的分布表明，其均值與光纖的雙折射有關，降低光纖的PMD極其對環(huán)境的敏感性，關鍵在于降低光纖的雙折射?！ ?.2外部因素 單模光纖受外界因素影響引起光的偏振態(tài)不穩(wěn)定，是用外部雙折射表示的。由于外部因素很多，外部雙折射的表達式也不能完全統(tǒng)一。外部因素引起光纖雙折射特性變化的原因，在于外部因素造成光纖新的各向異性。例如光纖在成纜或施工的過程中可能受到彎曲、扭絞、振動和受壓等機械力作用，這些外力的隨機
6、性可能使光纖產(chǎn)生隨機雙折射。另外，光纖有可能在強電場和強磁場以及溫度變化的環(huán)境下工作。光纖在外部機械力作用下，會產(chǎn)生光彈性效應；在外磁場的作用下，會產(chǎn)生法拉第效應；在外電場的作用下，會產(chǎn)生克爾效應。所有這些效應的總結果，都會使光纖產(chǎn)生新的各向異性，導致外部雙折射的產(chǎn)生?！ τ谌缟蟽煞N因素都可能使單模光纖產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，但由于外部因素的隨機性和不可避免性，所以在實際應用中人們非常重視對內(nèi)部因素的控制盡量減小光纖雙折現(xiàn)象?！ ∪?、PMD對光通訊系統(tǒng)的影響 當技術上逐步解決了損耗和色度色散的問題后，在通信系統(tǒng)傳輸速率越來越高，無中繼的距離越來越長的情況下，PMD的影響成了必須考慮的主要因素。
7、在數(shù)字系統(tǒng)中PMD引起脈沖展寬，對高速系統(tǒng)容易產(chǎn)生誤碼，限制了光纖波長帶寬使用和光信號的傳輸距離；在CATV等模擬系統(tǒng)則引起信號失真。下表1列出受PMD限制的數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳輸速率與傳輸距離的關系： 從表1可以看出，PMD對于低速率的光纖通信系統(tǒng)影響不大。對于2.5Gbit/s傳輸系統(tǒng)，當PMDC為0.5ps/√km時，可傳輸6400公里，當PMDC值為1ps/√km時，可傳輸1600公里；但對于高速（10Gbit/s）
