单模光纤中PMD的动力学方程与几何模型

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光纤光缆PMD测试及PMDQ的统计计算方法

中影响因素之一—偏振模色散。光纤线路中的偏振模色散会引起脉冲展宽，从而限
光纤类型
Ｇ．６５２Ａ／ＣＧ．６５２Ｂ／ＤＧ．６５５Ｃ／Ｄ／Ｅ
Ｇ．６５７ＡＧ．６５７Ｂ
规定的最大ＰＭＤ。值（ｐｓ／ｋｍ）
化。有两种归一化规则：
— —
＞４０００
Ｏ１Ｏ
ｉ０Ｇｂｉｔ／Ｓ４０Ｇｂｉｔ／Ｓ
４００
表１ＰＭＤ。、链路长度和传输速率之间的关系
随机偏振模耦合：对随机偏振模耦合，ＰＭＤ系
６６ｌ现代传输
“ 宽带中国” 战略和４Ｇ建设的大规模建设部署，带对单模光纤成缆后的最大ＰＭＤｏ值给出了规定见下表动长途骨干网、城域网和ＦＴＴＨ接入网光纤通信技术得到
２［３＿４】：
了迅猛的发展。其中，特别是长途骨干网的传输速率由４０Ｇ向１００Ｇ，甚至超１００Ｇ大幅迈进，对光纤的性能提出了更高的要求。大容量，超高速率的通信系统要求光纤具有低衰减、低非线效应和低偏振模色散。本文主要介绍其
２ＰＭＤ、ＰＭＤ系数、链路ＰＭＤ系数和ＰＭＤ。值
２．１ＰＭＤ
偏振模色散是两个正交偏振模之间的差分群时延（ＤＧＤ），它在数字系统中引起脉冲展宽，降低通信系统
１ＯＯＧｂｉｔ／ｓ及未来更高速率系统引了相干检测，高效频谱的性能，在模拟系统中引起信号失真。包括平均偏振模色

G.655光纤光缆的PMD

G.655光纤光缆的PMD
赵佩杰
【期刊名称】《现代传输》
【年(卷),期】2002(000)004
【摘要】通过对光缆生产各工序前后G.655光纤PMD的变化测试,把各工序对G.655光纤PMD的影响做了一个简要的分析;并对G.655光缆单盘与链路的PMD 做了测试比较,对PMD测试的重复性进行了简单的分析.
【总页数】5页(P23-26,40)
【作者】赵佩杰
【作者单位】江苏永鼎股份有限公司,吴江,251211
【正文语种】中文
【中图分类】TN8
【相关文献】
1.用Poincare球法测试DWDM器件以及光纤光缆的PMD [J], EXFO公司
2.G.655光缆中继段光纤链路PMD值测试研究 [J], 郑希益;胡彪高;林右宜;黄伟如;徐荣丰
3.打造光纤光缆和谐产业链履行光纤光缆行业社会责任——永鼎集团有限公司参加《光纤光缆行业产品质量自律公约》签约仪式 [J], 江苏永鼎股份有限公司
4.光纤光缆PMD测试及PMDQ的统计计算方法 [J], 祁庆庆;刘骋
5.ITU—T新建议G.655非零色散位移单模光纤光缆的特性 [J],
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单模光纤偏振模色散PMD

单模光纤偏振模色散PMD测试摘要：研究PMD产生的原因、机理和影响，研究光纤PMD测量、控制和补偿方法，研究PMD对光缆和光缆链路的影响，对保障光纤通信系统的性能具有重要意义。

本文将着重对单模光纤PMD测试技术和不稳定因素进行论述。

关键词：PMD、干涉法、色散一、引入近几年，电信市场发展迅速，住宅用户和商业用户数量都大幅增长，网络业务量也呈指数般上升。

据信息产业部最新公布数据表明：截止2004年5月底，中国固定电话用户达到2.904亿户，移动电话用户达到3.006亿户，互联网拨号用户5359.9万户，互联网专线用户6.7万户，宽带接入用户1659.7万户。

巨大的用户群带来海量的通信流量，而如此大的流量需求，对现有光网络系统能力提出了严峻挑战，也推动了光网络建设，光纤通信系统向大容量、高速率、长距离方向发展，使得原本对低速系统而言可以忽略不计的非线性效应和偏振模色散（PMD）等光纤性能缺陷成为限制系统容量升级和传输距离的主要因素，人们越来越重视非线性效应和偏振模色散（PMD）的影响。

二、单模光纤的偏振模色散产生机理随着单模光纤在测试中应用技术的不断发展，特别是集成光学、光纤放大器以及超高带宽的非零色散位移单模光纤即ITU-T G655光纤的广泛应用，光纤衰减和色散特性已不是制约长距离传输的主要因素，偏振模色散特性越来越受到人们重视。

偏振是与光的振动方向有关的光性能，我们知道光在单模光纤中只有基模HE11传输，由于HE11模由相互垂直的两个极化模HE11x和HE11y简并构成，在传输过程中极化模的轴向传播常数βx和βy往往不等,从而造成光脉冲在输出端展宽现象。

如下图所示：图1：PMD极化模传输图因此两极化模经过光纤传输后到达时间就会不一致，这个时间差称为偏振模色散PMD （Polarization Mode Dispersion）。

PMD的度量单位为匹秒（ps）。

光纤是各向异性的晶体，光一束光入射到光纤中被分解为两束折射光。

单模光纤中的偏振(极化)及保偏光纤和单偏振光纤

主偏振态的引入具有重要意义。首先，输出主偏振态没有色散的结果表明，不管光纤长度和结构如何，有限带宽的信号只要在输入处对准两个主态之一，在传输过程中，在一阶近似条件下将保持其为主偏振态。其次，输入和输出主态都正交的结果表明可以用它们作为描述任意结构和长度的单模光纤中偏振色散的基矢。这一点很像保偏光纤中或短光纤中本征偏振态。但两者有一基本的区别，即，主偏振态只是考虑输入和输出偏振态，不考虑传输过程中偏振态的变化，也即主偏振态不需要与光纤的本地双折射关联起来，也不考虑两个偏振态之间的耦合过程，它们只依赖于整个光纤的双折射的集合效应，而本征偏振态在传输过程中与光纤本地双折射有关。在没有偏振模耦合时，主偏振态变成光纤的本征偏振态，上述两种描述变成一样。
p l PMDlh 400 0.5 10 ( ps) 如果信号比特率仍为 10Gb/s，脉冲周期为 100ps，此时的 p 只有 10ps，只占
脉冲周期的十分之一，因而相邻脉冲重叠不严重，系统能够正常工作
1.3 偏振稳定性及其对系统性能的影响
假定输入信号为单一频率的线偏振波，光纤为具有（沿 z 轴）均匀双折射的单模光纤。此类光纤有两个相互垂直的本征偏振轴
x y ，因而两偏振模的传输速度不一样。其结果引
起两个影响光纤传输特性的重要效应：偏振模色散（PMD）和偏振不稳定。
1.2 PMD*
若光脉冲包含两偏振模，则会引起两偏振模的脉冲分散，即偏振模色散，英文缩写为 PMD。由于 PMD 引起的脉冲传输时延差为
p gy gx
d y dx ( 1 1 ) d d vgy vgx
在普通单模光纤中，偏振模耦合总是存在的。若输入信号不是正好对准主偏振态，则不能用式(3.26)式计算时延差，而且时延差是频率的函数。这时群时延差服从马克斯韦分布。在光纤长度 l h 时，群时延只与光纤长度的平方根成正比，即

PMD原理和测试方法

偏振模色散的原理和测试方法分析摘要偏振模色散将引起高速光脉冲畸变制约传输距离是40Gb/s高速光纤通信的主要技术难点之一本文研究了偏振模色散的产生原理对传输光脉冲的影响等问题分析了偏振模色散的三种主要测试方法的测量配置和各自优缺点讨论了每种方法的最佳应用场合一引言光纤的色散引起传输信号的畸变使通信质量下降从而限制了通信容量和通信距离在光纤的损耗已大为降低的今天色散对高速光纤通信的影响就显得更为突出40Gb/s系统和10Gb/s系统相比在光纤传输上的色散效应对系统性能的影响有新的差异特别是偏振模色散Polarization Mode Dispersion,简称PMD的影响难以克服所以在40Gb/s系统技术中必须考虑和研究光纤的色散PMD和非线性的影响等同时由于偏振模色散的测试是比较复杂的问题如何根据其特点比较迅速和准确地测出偏振模色散值从而进行色散补偿将是本文讨论的重点本文作者主要从事高速光传输收发模块的研究开发于2002年11月参加了在上海举行的Tektronix 2002亚太区大型巡回讲座和研讨会针对偏振模色散的最新测试技术这一问题作者与Tektronix公司的偏振模色散测试技术人员工程师作了沟通和交流并在本文中作了比较详细的分析和探讨二色散的原理和分类色散是光纤的一个重要参数降低光纤的色散对增加通信容量延长通信距离发展高速40Gb/s光纤通信和其它新型光纤通信技术都是至关重要的光纤的色散主要由两方面引起一是光源发出的并不是单色光二是调制信号有一定的带宽实际光源发出的光不是单色的而是有一定的波长范围这个范围就是光源的线宽在对光源进行调制时可以认为信号是按照同样的方式对光源谱线中的每一分量进行调制的一般调制带宽比光源窄得多因而可以认为光源的线宽就是已调信号带宽但对高速和线宽极窄的光源情况不一样进入光纤中去的是一个调制了的光谱如果是单模光纤它将激发出基模如果是多模光纤则激发出大量模式由此可以看出光纤中的信号能量是由不同的频率成分和模式成分构成的它们有不同的传播速度从而引起比较复杂的色散现象光纤的色散可以分为下列三类模间色散在多模光纤中即使是同一波长不同模式的光由于传播速度的不同而引起的色散称为模式色散色度色散是指光源光谱中不同波长在光纤中的群延时差所引起的光脉冲展宽现象偏振模色散单模光纤中实际存在偏振方向相互正交的两个基模当光纤存在双折射时这两个模式的传输速度不同而引起的色散称为偏振模色散图1是这三种色散的示意图图1 光纤色散示意图三偏振模色散的原理和特点(1) 偏振模色散的概念双折射与偏振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,y方向偏振在理想的光纤中这两个模式有着相同的相位常数它们是互相简并的但实际上光纤总有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将使得两个模式之间的简并被破坏两个模式的相位常数不相等这种现象称为模式双折射由于存在双折射将引起一系列复杂的效应例如由于双折射两模式的群速度不同因而引起偏振色散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这对某些应用场合影响严重光纤的固有偏振模色散是由非圆形纤芯引起构成双折射现象导致的色散而对双折射引起的偏振模色散是由外部因素如机械压力热压力等导致的色散图2是引起偏振模色散的光纤示意图图2 光纤示意图偏振模色散不能避免只能最小化由于光纤存在PMD已经给10Gb/s链路带来了严重限制而在40Gb/s速率上任何器件也有少量的PMD2偏振模色散对于光脉冲的影响偏振模色散具有随机性这与具有确定性的波长色散不同其值与光纤制作工艺材料传输线路长度和应用环境等因素密切相关由于受工艺水平的制约传输链路上使用的每一段光纤结构上存在差异即使同一段光纤也必然存在纵向不均匀性因而PMD 的值也会因光纤而异从工程安装和链路环境看影响因素不仅多而且具有不定性比如环境温度夏冬温差可能达3080昼夜温差也有可能达1030PMD 的大小由这些因素的综合影响决定也具有不确定性是一个随机变量通常所说的PMD 是多少指的是统计平均值在光纤链路上两个正交的偏振模产生的时延差遵守一定的概率密度分布PMD 的值与光纤长度的平方根成反比例的变化因而其单位记作ps km 1/2PMD 和色度色散对系统性能具有相同的影响即引起脉冲展宽从而限制传输速率如图3所示然而PMD 比波长色散小得多对低速率光传输的影响可忽略不计甚至没有列入早先的光纤性能指标之中但是随着系统传输速率的提升偏振模色散的影响逐渐显现出来成为继衰减波长色散之后限制传输速度和距离的又一个重要因素如何减少PMD 的影响是目前国际上研究的热点之一PMD 是一个随机变量其瞬时值随波长时间温度移动和安装条件的变化而变化导致光脉冲展宽量不确定其影响相当于随机的色散它与波长色散发生的机制虽然不同但是对系统性能具有同样的影响因此也有人将偏振模色散称作单模光纤中的多模色散图3 正交偏振模之间产生群时延差 3偏振模色散对于光传输距离的影响不同时期敷设的光纤PMD 值差别很大10年前应用的光缆受当时光纤工艺水平所限PMD 通常大于2ps/km 1/2有的高达67 ps/km 1/2后来布设的光缆PMD 不大于0.5ps/km 1/2不会对10Gbit/s 速率系统造成限制近年来敷设的光缆多为0.2ps/km 1/2甚至更小最优秀的光纤PMD 已经控制到0.001ps/km 1/2的水平当两个正交的偏振模之间的时延差δτ达到系统速率一个脉冲时隙的三分之一时将会付出1dB 的信号功率代价由于PMD 的随机统计特性PMD 的瞬时值有可能达到平均值的3倍为了保证信号功率代价低于1dB PMD 的平均值必须小于系统速率一个脉冲时隙的十分之一因为PMD δτ/L 1/2 ps/km 1/2公式1 现在要求δτ1/(10B)设速率为B 的系统受PMD 限制的最大传输距离为L km,则Lδτ/PMD21/(10*B*PMD)2km 公式2早期布设光纤中有一部分对STM16信道速率的系统也产生限制当PMD0.5ps/km1/2时,STM-64系统受PMD限制的传输距离(1dB代价)大约为400km对于40Gbit/s 系统却只有25km如果容许两个正交偏振模之间的时延差达到一个脉冲时隙的三分之一40Gbit/s传输的PMD容限约8.3ps若要保证在任何情况下系统功率代价都不超过1dB 即限定两个偏振模的传输时延差不超过一个脉冲时隙的十分之一则PMD容限只有2.5ps要实现600km以上的长途传输PMD系数就要不高于0.1ps/km1/2根据上述分析可知PMD是重要的限制因素不同速率系统受PMD限制的传输距离可以计算出来利用公式2计算不同速率系统受偏振模色散限制的最大传输距离其结果列于下表1中表1 不同速率系统受PMD限制的最大传输距离受限距离 kmPMDPs/km1/210 Gb/s 20 Gb/s 40 Gb/s 80 Gb/s 160 Gb/s 320 Gb/s 640 Gb/s0.001 100000000 25000000 6250000 1562500 390625 97656.25 24414.060.005 4000000 1000000 250000 62500 15625 3906.25 976.56250.01 1000000 250000 62500 15625 3906.25 976.5625 244.14060.03 111111.11 27777.78 6944.444 1736.111 434.0278 108.5069 27.126749.76562539.06250.05 40000 10000 2500 625 156.250.06 27777.778 6944.444 1736.111 434.0278 108.5069 27.12674 6.7816840.07 20408.163 5102.041 1275.51 318.8776 79.71939 19.92985 4.9824620.08 15625 3906.25 976.5625 244.1406 61.03516 15.25879 3.8146970.09 12345.679 3086.42 771.6049 192.9012 48.22531 12.05633 3.0140829.7656252.44140639.06250.1 10000 2500 625 156.250.2 2500 625 156.25 39.0625 9.765625 2.441406 0.6103520.3 1111.1111 277.7778 69.44444 17.36111 4.340278 1.085069 0.2712670.4 625 156.25 39.0625 9.765625 2.441406 0.610352 0.1525880.3906250.0976560.5 400 100 25 6.251.56250.6 277.77778 69.44444 17.36111 4.340278 1.085069 0.271267 0.0678170.7 204.08163 51.02041 12.7551 3.188776 0.797194 0.199298 0.0498250.8 156.25 39.0625 9.765625 2.441406 0.610352 0.152588 0.0381470.9 123.45679 30.8642 7.716049 1.929012 0.482253 0.120563 0.0301411 100 25 6.25 1.5625 0.390625 0.097656 0.0244142 25 6.25 1.5625 0.390625 0.097656 0.024414 0.0061043 11.111111 2.777778 0.694444 0.173611 0.043403 0.010851 0.0027134 6.25 1.5625 0.390625 0.097656 0.024414 0.006104 0.0015265 4 1 0.25 0.0625 0.015625 0.003906 0.0009776 2.7777778 0.694444 0.173611 0.043403 0.010851 0.002713 0.0006787 2.0408163 0.510204 0.127551 0.031888 0.007972 0.001993 0.000498四偏振模色散的测试方法偏振模色散具有随机性在DWDM系统中造成偏振和引起偏振模色散的因素很多示意图如图4所示图4 引起偏振和偏振模色散的因素下面是偏振模色散PMD 和偏振相关损耗(Polarization Dependent Loss 简称PDL)的测试方法偏振模色散PMD 是指在一定时间内一定波长范围内或在指定波长上某时间窗口上的平均时延与时间相对无关具有确定性PMD 的测试方法主要有琼斯矩阵特征分析法干涉测量方法和波长扫描法等 1琼斯矩阵特征分析法的测试原理和步骤如下测试的配置包括可调谐光源Tunable Laser Source,简称TLS 被测器件DeviceUnder Test 简称DUT 偏振器和偏振计等如图5所示图5 琼斯矩阵分析法的测量配置和步骤从琼斯矩阵Jc 数据中可以提取PMD 和PDL 等参数由于一般运营商关注的PMD λ 是指在特定波长λn 上一段时间内的平均微分群时延Differential Group Delay,简称DGD 而测量值PMDλ是在某个波长范围内特定时间t 0的平均DGD 理论计算如下理论计算和实验测试的结果表明时间平均值PMDt 与波长平均值PMD λ相等这也是PMD 测量方法的基础所有测试都是基于能够快速测试PMD λ从而确定PMD 值的琼斯矩阵特征分析法的特点是测量精度较高最小可测量的PMD 可达0.005ps 但测试速度较慢且与波长相关测试过程中光纤必须固定不许移动该测试方法在实验室测试器件的PMD 将是首选同时也适合工程上光纤PMD 测试的现场应用2干涉测量方法的原理和步骤如下如图6所示图6 干涉测量的配置图干涉测量方法的特点是测量精度较低最小可测量PMD 达0.03ps 但测试速度较快且与波长无关测试过程中光纤允许移动由于测试精度较低该测试方法不适合实验室使用但由于设备简便易用体积成本和信息内容小适合作为现场仪器使用在工程现场测试光纤的PMD 将是首选 3PMD 测试的其他方法还有邦加半球方法该测试方法的特点是能够直观地反映偏振态和测试PMD 参数可以用于科学研究分析由于偏振光的电场强度可分解为E x E y 两个分量其瞬时值为E x =E x0Cos(ωt+φx )E y =E y0Cos(ωt+φy )两分量的幅度比R E y0/E x0相位差φ=φy -φx 根据R φ的不同可得到线偏振光圆偏振光椭圆偏振光偏振光偏振态的全部信息包含在R φ中R 有时用另一参数δ表示δarctanR 椭圆偏振是最一般的形式它说明电场强度矢量端点描绘出一个椭圆如图7所示图7 光的偏振状态图解可以采用邦加球法Poincare来直观地动态适时地显示偏振态跟踪和计算偏振模色散变化值由于邦加球采用了归一化测量方法因此可以用两个参数来描述偏振椭圆方位角θ和椭率角ε如图8所示图8 邦加球法Poincare表示的偏振状态邦加球法的配置与琼斯矩阵特征分析法的测量配置相同采用调谐波长作为光源偏振状态将在邦加半球上描出一个弧形角偏振模色散值与这个角成正比五结论偏振模色散具有随机性和不确定性其原理和补偿方法正在不断的研究之中我们可以根据应用场合的不同选取不同的偏振模测试方法灵活快速地测试和评估以便有效地补偿偏振模色散例如在研发和实验时如果测试精度较高可采用琼斯矩阵特征分析法如果要求动态地跟踪偏振模色散可以采用邦加球法而工程现场中可以采用干涉法快速测试等。

pmd时域测量技术方案

PMD时域测量技术方案引言PMD（Polarization Mode Dispersion）是一种光纤传输系统中常见的失真现象，它会导致光信号在纤芯内不同模式之间的分离，从而影响光信号的传输质量。

为了准确测量和分析PMD现象，需要采用适当的时域测量技术方案。

本文将介绍一种基于时域测量的PMD技术方案，详细说明其原理和步骤，并给出实际应用案例。

技术方案概述本技术方案基于时域测量原理，通过分析光信号在时域上的变化，来准确测量和分析PMD现象。

其主要步骤包括：采样、时域信号处理和PMD参数计算。

采样首先，需要采样被测光信号。

可以使用特定的光纤测量设备，如OTDR（Optical Time Domain Reflectometer）等，来生成光信号的时域波形。

时域信号处理得到时域波形后，需要对其进行信号处理。

常见的信号处理方法包括滤波、降采样和采样点对齐等。

这些处理方法能够提高信号的质量和准确度，从而更好地分析PMD现象。

PMD参数计算经过信号处理后，可以通过计算一些PMD参数来评估光纤传输系统中的PMD现象。

常见的PMD参数包括：群时延差（DGD）、一阶和二阶PMD等。

这些参数能够帮助我们理解PMD现象的严重程度，并采取相应的措施进行调整和优化。

技术方案实施步骤下面详细介绍了基于时域测量的PMD技术方案的实施步骤。

1.采样信号：使用光纤测量设备（如OTDR）对待测信号进行采样，得到光信号的时域波形。

2.信号处理：对时域波形进行信号处理。

可以使用滤波器对信号进行滤波，去除噪声和杂散信号；可以利用降采样技术降低信号采样率，减少计算复杂度；还可以进行采样点对齐，使得不同采样点之间的时间间隔相等。

3.计算PMD参数：根据信号处理后的时域波形，计算PMD参数。

常见的PMD参数包括群时延差（DGD）、一阶和二阶PMD等。

这些参数可以通过一些数学算法和模型进行计算，如互相关法、自相关法、最小二乘法等。

4.结果分析：根据计算得到的PMD参数，分析光纤传输系统中的PMD现象。

OTDR与PMD测试原理

OTDR 测试原理搜集整理：柳江敏曹平OTDR测试是通过发射光脉冲到光纤内，然后在OTDR端口接收返回的信息来进行。

当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质、连接器、接合点、弯曲或其它类似的事件而产生散射、反射。

其中一部分的散射和反射就会返回到OTDR中。

返回的有用信息由OTDR的探测器来测量，它们就作为光纤内不同位置上的时间或曲线片断。

从发射信号到返回信号所用的时间，再确定光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离。

以下的公式就说明了OTDR是如何测量距离的。

d=(c×t)/2(IOR)在这个公式里，c是光在真空中的速度，而t是信号发射后到接收到信号（双程）的总时间（两值相乘除以2后就是单程的距离）。

因为光在玻璃中要比在真空中的速度慢，所以为了精确地测量距离，被测的光纤必须要指明折射率（IOR）。

IOR是由光纤生产商来标明。

OTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。

瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成。

OTDR就测量回到OTDR端口的一部分散射光。

这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减（损耗/距离）程度。

形成的轨迹是一条向下的曲线，它说明了背向散射的功率不断减小，这是由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信号都有所损耗。

给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以标明出来，如果波长已知，它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。

瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。

也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。

在高波长区（超过1500nm），瑞利散射会持续减小，但另外一个叫红外线衰减（或吸收）的现象会出现，增加并导致了全部衰减值的增大。

因此，1550nm是最低的衰减波长；这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长。

很自然，这些现象也会影响到OTDR。

作为1550nm波长的OTDR，它也具有低的衰减性能，因此可以进行长距离的测试。

网络心得最新的单模光纤类型

网络心得最新的单模光纤类型在普通G.652和G.655中，对于10Gb/s 及其以上速率的系统在光纤中的传输距离不仅受到光纤色度色散的限制，更受到偏振模色散（PMD ）的限制，但由于PMD 较大且具有统计特性，系统补偿比较困难，因此为了满足高速率系统的要求，国际电信联盟（ITU-T ）规范了G.652D 、G.655C 和G.656共3种新型单模光纤类型。

1．G.652DG.652D 型光纤是为了使无水吸收峰光纤能够支持G.652B 所支持的应用，而提出的一种新型光纤。

G.652D 型光纤将普通光纤（G.652B 单模光纤）1383nm 波长附近由氢氧根离子产生的吸收损耗衰减降低到0.32dB/km 的水平，满足了CWDM （粗波分复用）技术的需要，可以不需要激光器制冷、波长锁定和精确镀膜等复杂技术，大大降低了运营设备成本，更加适合城域网建设的需要。

另外，G.652D 型光纤增加光纤使用带宽近100nm ，从而实现了1260nm ～1625nm 波段的全波通信。

同时，对光纤的特性也进行了优化，使光纤具有衰减低、色散小、性能稳定等特点，并且具有优越的“偏振模色散系数”。

2．G.655CG.655C 光纤是为了适于DWDM （密集波分复用技术）的应用面而开发的。

为了既能满足100GHz 及其以下间隔DWDM 系统在C 、L 波段的应用，又能使传输速率为10Gb/s 以上的系统传输距离在3000km 以上，或支持40Gb/s 系统传送距离在80km 以上，就规范了一种新的G.655C 型光纤。

G.655C 主要包括大有效面积非零色散位移光纤和低色散斜率非零色散位移光纤两种。

其中，大有效面积有利于降低在DWDM 应用中光纤的单位面积光功率，有效降低非线性效应的负面影响；低色散斜率则通过降低光纤在C 波段色散斜率，提高C 波段的色散以抑制非线性效应，以利于色散的补偿。

另外，在价格方面，G.655C 大约是G.652B 的2.5倍。

光纤传输系统中的pmd效应及其补偿分析

变化区间为 0.03 ～ 1.30 ps km。同时，期望值与时间、的补偿，但无法满足二阶 PMD 补偿。当 Ω(w)×q(w)=
光源因素之间不存在联系。
Ω(w)
×
q(w)
=
−
∂q(w) ∂(w)
时，可体
现
出二
阶
PMD
中
PSP
在
补偿
中
的主
收稿日期：2019-08-10 作者简介：宋家麟（1978-），男，江苏赣榆人，本科，通信工程师，从事于通信设备、光缆及移动基站管理、维护工作。
式（2）获取期望值〈Δτpol〉：
Ω(w) 表示。在后置补偿过程中，系统中的 PMD 矢量
∆τ pol ≈ D PMD t
（2）
式中，DPMD 代表的是 PMD 数值平均值，单位为
可表示为：
Ωtot(w)=Ω(w)+Ωc(w)
（3）
式中，Ω(w) 代表补偿器中的矢量，因此通过调节
ps km；PMD 的数值受光缆所处环境的影响，其均值该因素，使 Ω(w) 与 -Ω(w) 相同，便可实现一阶 PMD
2019 年 11 月 25 日第 36 卷第 11 期
ｄｏｉ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０１９．１１．０６６
Telecom Power Technology
Ｎｏｖ．２５，２０１９，Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．１１
通信技术
光纤传输系统中的 PMD 效应及其补偿分析
宋家麟（中国电信股份有限公司库尔勒长途传输分局，新疆库尔勒 841000）
Key words：optical fiber transmission system；PMD effect；compensation design

概念解释07、偏振模色散(PMD)

2偏振模色散的影响与其它色散一样,偏振模色散也要使脉冲展宽,从而提高数字通信系统的误码率,限制系统的传输带宽。

长距离数字通信系统通常工作于1550nm附近的第三窗口,因为在此窗口光纤衰减最小。

对标准单模光纤来说,在这一窗口,由于色散较大,偏振模色散的影响可以忽略不计。

但是,如果应用了高质量的DFB激光器或色散补偿技术,则要考虑偏振模色散的影响。

DFB激光器的线性带宽很窄,相应地降低色散的影响。

在通信系统中接入一色散补偿器(DCM)可以得到实际的色散补偿。

通过专门设计色散补偿光纤的折射率分布可以使光纤在第3窗口具有较大的负色散系数,这一负色散系数可以补偿标准单模光纤的色散。

总之,在长距离、高比特率数字通信系统中,如果应用了色散补偿技术降低了色散值,则偏振模色散的影响相应突出了。

此外,由于偏振模色散的统计特性,迄今为止,还没有任何方法可以补偿它。

如果激光器的线性带宽不是很窄,色散的影响将较大,偏振模色散的影响可以忽略不计。

但是,如果降低激光器的线性带宽,则偏振模色散的影响就增大了。

在图8中,取偏振模色散值为0.5ps/km,因为这一值可能被接受为国际标准规范值(至少对陆地网络是如此)。

按照某些国际标准技术规范小组的观点,当时延差达到1比特周期的0.3倍时,将引起1dB的功率损失。

偏振模色散的瞬时值有可能达到平均值的3倍,这样,为了保证功率损失在1dB以下,偏振模色散的平均值必须要小于1比特周期的十分之一。

偏振模色散与通信系统比特率及传输距离的关系,当偏振模色散值为0.5ps/km时,在1dB的功率损失时,比特率为10Gb/s 系统的传输距离可达400km。

与对长距离、高比特率数字通信系统的影响不同,偏振模色散对短距离模拟通信系统的影响要复杂得多。

这种影响是多种因素的综合,在这里,我们仅仅作一简单介绍,更详细的讨论可见参考文献。

模拟通信系统性能的下降可能是由于偏振模色散、激光器啁啾(chirp)和元器件的与偏振相关的衰耗（PDL）之间的相互作用。

单模光纤的偏振模色散的测量

（3）差分群时延：差分群时延是两个主偏振态之间群时延的时间差，单位为ps （4）偏振模色散时延：下面三种定义 PMD时延在所能达到的测量重复性之内是等价的 ① 二阶矩偏振模色散时延Ps
I t t 2dt I t t dt 1 2 2 2 Ps 2 t t 2 I t dt I t dt
单模光纤的偏振模色散的测量
主讲：鲍佳蒋闯
1．偏振模色散及其相关的定义色散
（1）偏振模色散（PMD）：是指单模光纤中的两个正交偏振模之间的差分群时延，它在数字光纤通信系统中使脉冲展宽产生误码（ 2 ）主偏振态：对于在一在给定时间和光频上应用的单模光纤，总存在着两个称之为主偏振态的正交偏振态

2
2
1
② 平均偏振模色散差分群时延Pm
v2
pm v1 Fra bibliotek v dv
v2 v1
③ 均方根偏振模色散差分群时延Pr
2 v dv v 1 Pr v2 v1
v2
1 2

（5）偏振模色散系数偏振模色散系数用PMDC表示对于弱模式耦合（也就是短光纤情况）， PMD系数定义为
arg( 1 / 2 ) 将计算得到的每一个差分群时延值作为相应波长间隔中心波长上的差分群时延值，然后对这些值在整个波
长范围内取平均得到单次测量的差分群时延
4．邦加球（Poincare Sphere）法
两个偏振模测量的邦加球表示法的实例
PMDc ps / km Ps , L Pm P , or r L L
对于强模式耦合（长度大于2km光纤情况），PMD系数定义为

如何减少单模光纤的偏振模色散PMD对DWDM系统的影响

线路升级传输系统等情况时，必须测量ＰＭＤ值，充分考虑ＰＭＤ的影响，留足够的Ｐ预ＭＤ富余度。
１２单模光纤的偏振模色散产生的原因．
光纤是各向异性的晶体，一束光入射到光纤中被分解为两束折射光。种现象就是光的双折射。纤为理想的情况，这光
４ＧＯ
＜ｌＫｍ
偏振是与光的振动方向有关的光性能，光在单模光纤中只有基模Ｈ１Ｅ１传输，由于ＨＥ１由相互垂直的两个极化模１模ＨｌＥ１ｘ和ＨＥｌ１ｙ简并构成，在传输过程中极化模的轴向传播常数ｐｘ和ｐｙ往往不等，从而造成光脉冲在输出端展宽现象。如下图所示：
摘要：随着光纤通信系统的不断发展，单模光纤的偏振模色散（ＭＤ）ＤＰ对ＷＤＭ的影响越来越引起人们的重视，本文简
要分析了ＰＭＤ产生的原因和对ＤＭ系统的影响，并结合日常工作经验，着重阐述了如何减少单模光纤ＰＷＤＭＤ对
ＤＷＤ的影响。Ｍ
表１ＰＭＤｃ与传输速率和传输距离的关系
ＰＭＤｅ（ｓｐ／
３０．
１单模光纤的偏振模色散产生原因
１１单模光纤的偏振模色散的定义． ’
）２．（ｔｓ５ｉ／
１８７Ｋｍ
１ＧｂｔｓＯｉ，
１Ｋｍ１
＼ ’ ！
、
从表１以看出，ＭＤ对于低速率的光纤通信系统影响可Ｐ不大。对于２５ｉｓ输系统，Ｐ．ｔ传Ｇｂ／当ＭＤｃ为０２ｓ时，传输．ｉ可ｐ

单模光纤检验规范

dB/km
≦0.03
在1310nm、1550nm和1625nm波长下，85℃和85%相对湿度老化附加衰减
dB/km
≦0.03
在1310nm、1550nm和1625nm波长下，光纤浸入23℃的水中老化附加衰减
db/km
≦0.03
在1310nm、1550nm和1625nm波长下，光纤在85℃的温度下加速老化附加衰减
dB
≦0.05
60mm直径100圈在1625nm的宏弯附加衰减
dB
≦0.05
零色散波长
nm
1302－1322
零色散波长处最大色散斜率
ps/(nm2.km)
≦0.091
1288到1339nm范围内的色散
ps/(nm.km)
-3.5--3.5
1271到1360nm范围内的色散
ps/(nm.km)
-5.3--5.3
dB/km
≦0.35
1550nmOTDR衰减
dB/km
≦0.21
1625nm衰减
dB/km
≦0.24
1383nm衰减
dB/km
≦0.31
1285－1330nm范围内最大衰减与1310nm相比
dB/km
≦0.05
1480－1580nm范围内最大衰减与1550nm相比
dB/km
≦0.05
1310nm衰减不连续性（台阶）
光纤的截止波长
nm
1150—1330
光缆的截止波长
nm
≦1260
3.机械特性
参数
单位
产品规范
光纤筛选强度
％
≧1.02％
涂层机械剥离力峰值
N
1.3—8.9

光纤的PMD参数及测试

光纤的PMD参数及测试摘要: 随着10Gb/s SDH传输系统的大规模使用,对光缆的指标提出了更高的要求,尤其是光缆的PMD指标。

本文介绍了光纤的PMD参数及其测试。

关键词: PMD 干涉法传输受限距离衰耗色散为了满足高速发展的数据业务等,光传输系统的传送速率越来越高。

光缆线路中的色散指标,特别是偏振模色散(PMD)指标就成为制约传输距离的主要因素之一。

本文将介绍PMD的相关知识。

一、PMD的概念：偏振模色散指光纤中偏振色散,简称PMD(Polarization Mode Dispersion),起因于实际的光纤中基模含有两个相互垂直的偏振模,沿光纤传播过程中,由于光纤难免受到外部的作用,如温度和压力等因素变化或扰动,使得两模式发生耦合,并且它们的传播速度也不尽相同,从而导致光脉冲展宽,展宽量也不确定,便相当于随机的色散,引起信号失真。

随着传输速率的提高,该色散对通信系统的影响愈来愈明,而且越来越不可低估。

PMD单位为ps／Km。

两个正交的主偏振态之间群时延的时间差DGD的单位为ps,Km为中继段的长度。

PMD的典型值为0.3～0.5ps/km1/2影响PMD的主要因素有两个1、双折射由于光纤在制造过程中存在着芯不圆度、应力分布不均匀、承受侧压、光纤的弯曲和钮转、光纤中的搀杂物浓度不对称等,这些因素将造成光纤的双折射。

光在单模光纤中传输,两个相互正交的线性偏振模式之间会形成传输群速度差,产生偏振模色散。

双折射差异越大,PMD值也将越大,它随光纤的长度变化。

2、模式耦合同时,由于光纤中的两个主偏振模之间要发生能量交换,即产生模式耦合。

模间耦合越紧密,PMD值越小。

在光纤较长时,由于偏振模式耦合对温度、环境条件、光源波长的轻微波动、施工中光纤的接续等都很敏感,故模式耦合具有一定随机性,这决定了PMD是个统计量。

但PMD的统计测量的分布表明,其均值与光纤的双折射有关,降低光纤的PMD极其对环境的敏感性,关键在于降低光纤的双折射。

YDT - 单模光纤偏振模色散的试验方法第部分：链路偏振模色散系数PMDQ的统计计算方法(一)

YDT - 单模光纤偏振模色散的试验方法第部分：链路偏振模色散系数PMDQ的统计计算方法(一)在现代光通信系统中，单模光纤中的偏振模色散是一个重要的限制因素，它会导致信号失真和误差。

因此，了解如何测量和计算偏振模色散是非常重要的。

在本文中，我们将介绍一种常用的统计计算方法，来计算偏振模色散系数PMDQ。

第一步是测量链路的偏振模色散 (PMD)。

我们需要使用一个带有光源和衰减器的测试装置来进行测量。

光源应该是连续的，有成对的偏振器可以通过调整偏振器的极化方向来产生单模光纤中的各种偏振模。

测试装置也应该有一个稳定的波长，并且能够在不同波长下进行测量。

第二步是测量PMDQ。

PMDQ是偏振模色散系数的一种参数，它是用来衡量单模光纤中不同偏振模之间的相互作用。

我们可以使用一种称为S自旋解调器的装置来测量PMDQ。

第三步是统计计算偏振模色散系数PMDQ。

我们可以将PMDQ的测量数据插入到一个称为PMD椭球的公式中，来计算PMDQ。

PMD椭球是一种三维形状，其长轴和短轴分别代表距离和时间。

通过测量时序信号相对类型的不匹配，就能构建PMD椭球。

椭球的长轴和短轴的比值，即偏振模色散系数PMDQ。

在实际的通信系统中，偏振模色散系数PMDQ的测量和评估非常重要。

它可以为我们提供有关信号失真和误差的关键信息。

通过了解这些信息，我们可以优化通信系统，提高其性能和可靠性。

总之，以上就是一种常用的单模光纤偏振模色散的试验方法，以及计算偏振模色散系数PMDQ的统计计算方法。

通过这种方法，我们可以有效地评估通信系统的性能，进而为其进行优化，提高其可靠性和数据传输速率。

单模光纤的PMD及控制

14
非本征因素控制：
工艺和生产控制的要点
光纤拉丝过程中的搓扭控制
成缆、施工工序中的外部应力控制
G:\360Downloads\ d\减小pmd的途径.c
当搓动幅度远大于两个主偏振态传播常数差，且搓动引起的光弹效应可以忽略时，搓动光纤的偏振模色散会明显降低。
15
光纤拉丝过程中的搓扭控制
其他
20
实际生产控制：未成缆光纤PMD值（张力与无张力状态）
光纤事业部2012生产计划
FBU/Confidential
12
光纤PMD参数测试
斯托克斯参数测定（琼斯矩阵法）基准方法
偏振态（邦加球法）
干涉法（第二替代法，因为设备体积小，测试速度快，适合现场生产而广泛使用）
波长扫描法
具体内容参考YD/T 1065‐2000 了解：偏振态，强/弱模耦合，测试样品的要求
B [Gb
2 / s]
L [km
]
D [ps
/ nm
/ km
]

10 5
1. 对高速传输系统来说，色散并非越小越好，否则会存在非线性效应，降低系统性能（FWM)；
2. 色散斜率同样重要，大的斜率会导致边缘信道的色散累积量差别的增大，同样会影响系统性能。
7
色散补偿光纤（DCF）和色散补偿模块（DCM）
单模光纤的PMD性能及工艺控制
——新员工技术培训 2012‐06
1
相关定义影响光纤PMD的主要因素测试方法工艺和生产控制的要点其他
内容提要
2
色散（Dispersion）
相关定义：色散
发射
光纤
接收
定义: 不同波长的脉冲信号在介质中传输速度不同，导致脉冲展宽，限制传输速率和中继距离。

YDT - 单模光纤偏振模色散的试验方法第部分：链路偏振模色散系数PMDQ的统计计算方法(二)

YDT - 单模光纤偏振模色散的试验方法第部分：链路偏振模色散系数PMDQ的统计计算方法(二)YDT - 单模光纤偏振模色散的试验方法第部分：链路偏振模色散系数PMDQ的统计计算方法本文将介绍针对单模光纤偏振模色散的试验方法中，链路偏振模色散系数PMDQ的统计计算方法。

一、实验原理链路偏振模色散系数PMDQ是指光纤传输中偏振模的色散差异。

在光纤传输过程中，由于光纤材料的非线性特性和光纤结构的不对称性，会导致偏振模的色散差异，从而影响光信号的传输质量。

二、实验步骤1.准备工作在进行实验前，需要准备好以下工具和材料：（1）光源：可采用LD或LED光源；（2）光谱仪：用于测量光源的波长和光功率；（3）偏振器：用于调节光源的偏振方向；（4）光纤：用于模拟链路传输过程；（5）光电探测器：用于检测光信号的强度。

2.实验步骤（1）将光源连接到偏振器，并调节偏振方向，使其与光纤的偏振方向垂直；（2）将光纤连接到光源和光谱仪，并调节光纤的长度，使其模拟链路传输过程；（3）在光谱仪上记录光源的波长和光功率；（4）通过光纤传输光信号，使用光电探测器检测光信号的强度，并记录下来；（5）重复以上步骤多次，统计记录的数据，并计算出链路偏振模色散系数PMDQ。

三、实验结果分析通过实验得到的数据，可以计算出链路偏振模色散系数PMDQ。

该系数越小，说明光信号的传输质量越好。

因此，在实际光纤传输中，需要选择PMDQ较小的光纤，以保证光信号的传输质量。

四、实验注意事项（1）实验过程中需要注意光源的稳定性，避免光源的波长和光功率发生变化；（2）需要注意光纤的长度和连接方式，避免光信号的损失和干扰；（3）需要重复多次实验，以提高实验数据的准确性和可靠性。