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《單模光纖偏振模色散pmd》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、單模光纖偏振模色散PMD測試 摘要：研究PMD產生的原因、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?！ ￡P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量
2、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?！ 《?、單模光纖的偏振模色散產生機理 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關的
3、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，并且纖芯內無應力存在，光纖本身無彎曲現(xiàn)
4、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?，跟各向同性晶體完全一樣，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，有光纖本身的內部因素，也有光纖的外部因素?！ ?.1內部因素 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，產生偏振模色散。同時，由于光纖中的兩個主偏振
5、模之間要發(fā)生能量交換，即產生模式偶合。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。 2.2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，這些外力的隨機性可能使光
6、纖產生隨機雙折射。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，會產生光彈性效應；在外磁場的作用下，會產生法拉第效應；在外電場的作用下，會產生克爾效應。所有這些效應的總結果，都會使光纖產生新的各向異性，導致外部雙折射的產生。 對于如上兩種因素都可能使單模光纖產生雙折射現(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。在數(shù)字系統(tǒng)中
7、PMD引起脈沖展寬，對高速系統(tǒng)容易產生誤碼，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）
