光纤和光缆的偏振模色散系数研究
光纤光缆PMD测试及PMDQ的统计计算方法
光 纤类 型
Ｇ ． ６ ５ ２ Ａ ／ Ｃ Ｇ ． ６ ５ ２ Ｂ ／ Ｄ Ｇ ． ６ ５ ５ Ｃ ／ Ｄ ／ Ｅ
Ｇ． ６５ ７ Ａ Ｇ． ６５７ Ｂ
规定的最大Ｐ Ｍ Ｄ 。 值（ ｐ ｓ ／ ｋ ｍ ）
化 。有两种 归一化规则 ：
— —
＞ ４ ０ ０ ０
Ｏ １ Ｏ
ｉ ０ Ｇ ｂ ｉ ｔ ／ Ｓ ４ ０ Ｇ ｂ ｉ ｔ ／ Ｓ
４ ０ ０
表１ Ｐ Ｍ Ｄ 。 、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 ，Ｐ ＭＤ系
６ ６ ｌ 现代传输
“ 宽带 中国” 战略和４ Ｇ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 Ｆ Ｔ Ｔ Ｈ 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 ４ ０ Ｇ向 １ ０ ０ Ｇ，甚至 超１ ０ ０ Ｇ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
２ Ｐ ＭＤ、Ｐ ＭＤ系数 、链路Ｐ ＭＤ系数和Ｐ ＭＤ。 值
２ ． １ ＰＭ Ｄ
偏 振 模 色 散 是 两个 正 交偏 振 模 之 间 的 差 分 群 时 延 （ Ｄ ＧＤ），它在数字 系统 中引起脉 冲展 宽 ，降低通信 系统
１ Ｏ Ｏ Ｇｂ ｉ ｔ ／ 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
偏振模色散相关研究解析
（3）解析法——直接解矢量电磁场（损耗、非线性和色散 ）
u u 2 u 2 2 2 i[ ] 2 [ u v ]u iu 0 3 v v 2v 2 2 2 i[ ] 2 [ v u ]v iv 0 3
N e
•
其中Ne为光谱曲线上极值点的数目， k为偏振耦合系数
PMD测量方法
琼斯矩阵法
偏振控制器 待测光纤
测量精度高；测量速 度快(小于4s)；所需 仪器昂贵；要求光源
光源
调谐范围宽
可调谐激光器
起偏器
检偏器
偏振测试仪
•
通过测试求出传输琼斯矩阵，进而求出PMD
PMD补偿
•
补偿方式： 光域补偿 电域补偿：受电子瓶颈的影响 光电混合补偿
补 偿
光域补偿
输入端控制的偏振主态传输法
输出端控制的偏振主态传输法
光域补偿
•
输入端的偏振主态传输补偿法
传输链路 偏振控制器 输出 输入
反馈控制
反馈控制回路的代价很高， 还会带来额外的时延
光域补偿
•
输出端的偏振主态传输补偿法
传输路
输入
偏振控制 器
DGD
输出
反馈控制
不需要代价高昂的从输出端到输入端长距离的反馈回路，消除了时延
偏振模色散相关研究
光学工程 侯丽丽 2007202104 2008/1/8
背景
•
光纤通信的传统影响因素：
高速通信的发展，偏振模色散PMD的影响日渐突出 光纤到户 网络电视
报告内容
偏振模色散（PMD）产生机理,定义及研究模型 PMD测量方法
时域和频域测量
偏振模色散对光纤系统的影响及补偿方案研究
— 115
8
—
统容易产生误码 , 限制光纤波长带宽使用和光信号 的传输距离 ; 在 CAT V 等模拟系统则引起信号失真 。 在实际应用的光纤中 , 双折射较小 , 外部作用对光纤 的影响比内部因素影响大 , 对光纤形成随机扰动 ,引 起光纤正交模的明显模耦合 , 两个偏振模呈强耦合 状态 。PMDC 与光纤长度的平方根呈正比 . 按照国 际电联的建议 G. 650 中规定光纤偏振模色散的数值 不能大于 0. 5psΠ km , (目前可达 0. 1psΠ km) ,如果 以此系数为基本偏振模色散计算阈值 , 且以偏振模 色散的功率代价为 1dB 来计算 , 则 10GbΠ s 信号无电 中继的最大传输距离为 400km ,而 40G bitΠ s 信号仅为 25km。当单通道信号速率达到 40GbΠ s 时 , 由于带宽 的增加使得偏振模色散效应非常明显。因此在目前 的实用化系统向高速和长距离 ( 如无电中继距离大 于 2000km) 发展过程中 , 偏振模色散 ( PMD) 的宽带 自适 应补偿 是 波分复 用 ( WDM) 及密 集 波分 复用 (DWDM) 系统急需解决的关键技术之一 。
The infl uences of PMD on optical system and resear ch on compensat ion met hod
LIU Chang2chun , SUN Shan2lin , WANGJ in2hai
1 2 1
(1. Tianjin Polytechnic U niversity, Tianjin 300160 ,China ;2. Guilin College of Aerospace T echnology , Guilin 541004 ,Cmain parameter and the numerical model for analyzing the i nfluences of PMD on high speed , long - distance optical transmission system are introduced. By describing the basic principle and limit s of first order PMD compensation , the idea t hat the first and higher - order PMD must be compensated i s discussed. A second - order PMD compensation is designed and realized. Key wor ds : polarization mode di spersion ( PMD) ; principal state of polarization; adaptive compensation of PMD
光纤和光缆的偏振模色散系数研究
光纤与电缆及其应用技术2006 年第 4 期Optical Fiber & Electric C ab le N o . 4 2006光纤和光缆的偏振模色散系数研究胡先志( 武汉邮电科学院 , 武汉 430074)[ 摘 要 ] 综述了偏振模色散的概念 、偏振模色散对光传输系统的影响 、系统对单模光纤偏振模色散系数的要求 ,以及获得小的偏振模色散光纤和光缆的方法 。
[ 关键词 ] 光纤 ;光缆 ;偏振模色散 [ 文章编号 ] 100621908 (2006) 0420001203[ 中图分类号 ] TN818[ 文献标识码 ] AStudy on the PMD Coeff i c ient of OpticalFibers and Fiber Optic Ca b lesHU Xian 2zhi( Wuhan R esearch I nstitute of Posts and T elecommunications , Wuhan 430074 , China )Abstract : The concept o f PMD , the effect of PMD on o ptical transmission systems , the requ irement for a system to requ est on PMD coefficien t of sing le m o d e fib ers are overview ed. And the methods for ob taining low PMD coefficien t of optical fib ers and fib er optic cab les are presented.K ey w ords : optical fib er ; fib er optic cab le ; polarization m od e d isper sion ( P MD )布非理想圆对称引起两个相互正交的偏振光传输速度彼此离散 ;产生 P MD 的外因是光纤制造过程中应 0 引 言现在 ,在 10 G b Πs 以上核心网的光传输系统中 , 重点研究的问题是提高传输速度 、延长传输距离和扩大传输容量 ;而在接入网光传输中主要研究的问 题是在保证传输质量的前提下 ,尽可能简化设备和 光缆结构 ,加快施工速度 , 以达到降低成本的目的 。
光纤通信系统中偏振模色散及其补偿技术的研究的开题报告
光纤通信系统中偏振模色散及其补偿技术的研究的开题报告一、选题背景随着社会的不断发展和科技的不断进步，人们对通信技术的需求越来越多。
在通信技术中，光纤通信系统被广泛应用于长距离通信领域。
然而，在光纤通信系统中，偏振模色散对信号的传输距离和传输质量产生了严重的影响，因此，研究偏振模色散及其补偿技术是提高光纤通信系统性能的重要途径。
二、选题意义偏振模色散是制约现代光纤通信系统高速、长距离传输的主要影响因素之一。
研究偏振模色散及其补偿技术，对于提高光纤通信系统的传输质量和距离具有重要意义。
同时，研究结果也将对光纤通信技术的未来发展产生深远的影响。
三、研究内容本研究将对光纤通信系统中偏振模色散的产生机理和对信号传输的影响进行深入分析，研究偏振模色散的量化表达式和测量方法。
同时，本研究将探索偏振模色散的补偿技术，包括电光效应、非线性光学效应、光纤光栅等方法，并对这些方法的优缺点进行比较和分析，最终提出一种最适合光纤通信系统的偏振模色散补偿技术。
四、研究方法本研究将采用数学分析、仿真和实验相结合的方法，对偏振模色散和偏振模色散补偿技术进行研究。
通过对光纤通信系统的信号传输过程进行仿真，分析偏振模色散对信号的影响，同时对比各种补偿技术的效果和实际应用情况。
通过实验验证，在实际光纤通信系统中验证偏振模色散补偿技术的可行性和实用性。
五、研究预期成果本研究旨在研究出一种适合光纤通信系统的偏振模色散补偿技术，以提高光纤通信系统的传输质量和传输距离。
预计研究结果将能够完善光纤通信技术的理论体系，对光纤通信技术的发展具有重大意义。
六、研究计划第一年：1.研究偏振模色散的产生机理和对信号传输的影响，量化表达式和测量方法；2.研究电光效应的补偿方法，并进行仿真和实验验证。
第二年：1.研究非线性光学效应和光纤光栅的补偿方法，并进行仿真和实验验证；2.对各种补偿方法的优缺点进行比较和分析，综合提出一种最适合光纤通信系统的偏振模色散补偿技术。
单模光纤的制造工艺与偏振模色散研究的开题报告
单模光纤的制造工艺与偏振模色散研究的开题报告题目：单模光纤的制造工艺与偏振模色散研究一、研究背景和意义单模光纤是近年来光通信中广泛应用的关键器件，具有高速传输、宽带、低损耗和抗干扰能力强等优势。
单模光纤的制造工艺和特性研究是光通信技术的重要研究方向。
偏振模色散是单模光纤传输中的重要参数之一，指的是不同偏振方向的光在传输过程中的色散效应不同。
偏振模色散会影响光信号的传输质量和距离，因此对于光通信系统的性能影响非常大。
研究单模光纤偏振模色散的特性及制造工艺，有助于提高光通信系统的传输距离和传输品质。
二、研究内容和方法本研究的主要内容为单模光纤的制造工艺和偏振模色散研究。
具体研究内容包括：（1）单模光纤制造工艺研究：探究单模光纤的制造过程、材料选择和加工工艺，并优化工艺参数，制备出性能优异的单模光纤样品。
（2）偏振模色散的理论分析：采用传输矩阵法和时间域有限差分方法，对偏振模色散的机理进行理论分析，考虑温度、压力等因素的影响。
（3）偏振模色散的实验研究：设计实验系统，对单模光纤样品进行偏振模色散实验研究，通过实验数据分析和处理，得到偏振模色散的特性曲线和参数。
三、预期成果和意义本研究预期达到的成果包括：（1）掌握单模光纤的制造工艺和优化方法，制备性能优异的单模光纤样品。
（2）深入理解偏振模色散的机理和影响因素，为光通信系统的传输距离和品质提供理论支持。
（3）建立单模光纤偏振模色散特性测试方法，得到偏振模色散的特性曲线和参数，完善单模光纤性能测试体系。
本研究成果对于提高单模光纤的制造工艺和优化偏振模色散特性有重要的理论与实践意义，对于光通信技术的发展和应用具有重要的推动作用。
光纤作业 光纤通信系统中偏振模色散和偏振相关损耗的分析
成绩现代通信技术2010— 2011学年第二学期期末考试论文题目光纤通信系统中偏振模色散和偏振相关损耗的分析学号姓名系部专业班级光纤通信系统中偏振模色散和偏振相关损耗的分析摘要：偏振模色散(Polarization Mode Dispersion)，简称PMD，随着光纤通信技术的发展，人们对光纤偏振模色散的研究工作越来越深入，究其原因是光纤的偏振模色散对超高速光纤数字系统的传输性能有着不可忽视的影响。
本文主要研究内容如下：偏振模色散的概念、产生机理、 PMD对光通讯系统的影响、单模光纤PMD不稳定因素、相关损耗。
关键词：偏振模色散；PMD测量一、偏振模色散的概念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。
这两个偏振态在光纤中有不同的传播速度而引起的色散称为偏振模色散。
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。
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)。
光纤通信中的偏振模色散及其补偿的研究
光纡通信中的偏振模色散及其补偿的研究
ＯＴＤＭ涉及到光脉冲压缩和光时钟提取等复杂的技术，尤其是偏振模色散问题 始终困扰着ＯＴＤＭ以及对脉冲宽度有更高要求的光孤子通信这一研究领域及其 商业前景。 为使ＰＭＤ的功率代价小于ｌｄＢ，各标准化组织提出光路的ＰＭＤ弓Ｉ起的脉冲展 宽不能超过１／１０比特周期。Ｉ／ＩＯＬ：Ｌ特周期可转换为最大脉冲展宽为４０ｐｓ来支持 ２．５Ｇｂｉｔ／ｓ信道速率或转换成最大脉冲展宽为１０ｐｓ来支持１０Ｇｂｉｔ／ｓ信道速率。对 ４００ｋｍ长的光纤线路，１０ｐｓ置换成偏振模色散系数为： １０／４４００
ｔｈｅｎ
ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ
ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｃｅｉｖｅｒ’Ｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ＰＭＤ
ＲＦ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｔ ｔｈｅ ｒｅｃｅｉｖｅｒ．
ａｎｄ
ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ
ＰＭＤ ｏｎ
Ｔｈｅ
ｆｏｃｕｓ ｔｏｐｉｃ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｉｓ ｔｈｅ ＰＭＤ
ｔｏｎｅｓ
ｆｅｅｄｂａｋｅ
ａｓ
ｏｆ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｓｍ
ａ
ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ
ｏｒ
ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ
ｔｈｅ ＰＭＤ ｓｕｃｈ
ＤＯＰ，ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｉｎ
ｎａｎ＇ｏｗ・ｂａｎｄ
ｏｆ ｔｈｅ
ｒａｄｉｏ・矗ｅｑｕｅｎｃｙ（ＲＦ），ｔｈｅ
ｇｉｖｅ
ａ
ｅｙｅ－ｏｐｅｎｉｎｇ
ａｎｄ ＢＥＲ．Ｔｈｅｎ
光纤中偏振模的研究起源于对相干光通信中信号光的偏振态的研究。根据有 关资料记载，偏振模色散这一概念最早出现于１９７８年。１９８３年，Ｓｕｚｕｋｉ等人开始 将ＰＭＤ作为对长途光纤通信系统带宽的限制的因素进行研究。此时，光纤通信 系统中采用光电中继器对信号进行再生，中继距离短，传输速率低，ＰＭＤ还没 有引起人们的重视。掺饵光纤放大器（ＥＤＦＡ）的出现，极大地延伸了光纤通信的 中继距离：同时，色散补偿光纤（ＤＣＦ）和光纤光栅成功运用，使系统的色散等问 题得到很好的克服。于是系统传输速率迅速提高、传输容量进一步增大ｕ¨。当 系统的传输速率达到１０Ｇｂｉｔ，ｓ或更高时，ＰＭＤ成为系统性能和最高比特率的限制 因素，对ＰＭＤ研究也随之逐渐深入。 早期的研究工作主要针对于ＰＭＤ的理论及其统计特性方面，其有代表性的 是Ｃ．Ｄ。Ｐｏｏｌｅ等人使用“主态’＇（Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ Ｓｔａｔｅｓ）的概念描述了一阶ＰＭＤ这一现象， 为ＰＭＤ进一步的研究工作提供了方便的工具。随后又得出了光纤中偏振态演变 的动态方程，并建立了单模光纤ＰＭＤ统计特性的理论。同时，ＰＭＤ测量方法的 研究及其标准化的工作也取得进展ｎ２¨１３１。国际电信联盟（ⅡＵ）第十五组（传输系
光纤和器件偏振模色散的测试与统计特性
上面左图为 光隔离器波长 扫描法 的测 量结果 ．测量值为 ０２ １ｓ ５ｐ ：右图为干涉仪
法 的测 量结果 ．测量值为 ０２ ｐ 。从右图 ０ ｓ 可 以看 出 ． 虽然光隔离器的 开 Ｄ较小 但 双折射特性 明显。
市拉格光纤 光栅 是一种十分 有前景的
维普资讯
光纤和器件偏振模色散 的测试 与
件 的Ｐ ＭＤ特性进行了测试和 比较 ．并从系 扫描法的太约高 ８ １％ 。 － ０
一
．
引言
统传输 的角度对测试结 果进行 了分析 围
除测 试方法本身外 ，光 源的扫描范
光 谱峙 性和器件 Ｐ Ｌ Ｐ Ｇ等 因素都 Ｄ ／Ｄ Ｉ
差 （ △Ｔ） Ｒ Ｇ 约为１ ８ △Ｔ）。 （ＭＳ Ｄ Ｄ （ ０ ）
的限定值 ．但这 时测 量值不确定量 的百分 比将 变太 ． 时如何正确评价 Ｐ Ｄ值 对传 这 ｆ ｖ
构和太的通信公司认为是４ Ｇ ／ 太容量光 在 国际标准组织 【Ｃ Ｔ ／Ｔ ）一推荐的 ０ｂｓ ￣ ／Ｉ Ｉ Ａ Ｕ 纤通信系统和 下 的几项关键技术之
涉仪法 【 右）对保偏光纤 【５ ２ ｍ）的测试结 果． 波长 扫描 法的测量结果为５ ５ ｐ ． ５９ ０ｓ 干 涉仪法 的测试 结果为 ５ １ ｐ 。 ８７ ｓ ５ 由于保偏光纤为高双折 射器件 模式
耦合作用较小 ．所 以波长扫描的结果为规
则的功率震荡 曲线 ．而干涉仪法 的测试结 果 图中 Ｉｔ仅 有两个 峰 ．△ｆ就是这两个 ㈩ 峰值之 间的时延差。测试结果表 明在偏振 模耦台 系数取 １的前提下 ，两种测试方法
纤在生产过程 中产 生的几何尺 寸不规则和 量 法 （ Ｊ 波长 扫 描极值 数 计算 法 量的环境 ＪＭ Ｅ 和
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。
光纤通信系统中偏振模色散及其补偿方法的研究
光纤通信系统中偏振模色散及其补偿方法的研究摘要：随着光放大器和色度色散补偿技术的不断提高，光纤的偏振模色散（PMD）己经成为超高速、超长距离光纤通信系统发展的主要障碍。
在40Gbit/s或更高速率的光纤通信系统中，PMD明显损害系统的传输性能、限制系统的传输速率和距离。
因此，PMD成为光纤通信领域研究的热点问题。
本文首先就PMD对高速光传输系统的限制和影响进行了简单介绍，紧接着分析了PMD产生的原因，最后就PMD的补偿方法进行了分析研究。
关键词：偏振模色散电域补偿光域补偿光电结合补偿1.引言自从1966年高馄提出光纤作为传输介质的理论以来，光纤通信已成为现代通信网的基本组成部分。
随着经济的发展，语音、图像、数据等信息量成爆炸式的增长，尤其是因特网的迅速崛起，人们对通信网带宽的要求迅速增长。
从技术角度看，光纤通信传送的信息容量和传输距离主要受到两个因素的限制：一是光纤的损耗；二是光纤的色散。
随着掺饵光纤放大器(EDFA: Erbium-doped Fiber AmPlifier)的出现，光纤中的损耗已不是限制光纤传输性能的主要因素。
色度色散补偿技术日趋成熟，光纤的色度色散对光纤通信的影响也被降到最低。
这样，以前不太被重视的偏振模色散(PMD: Polarization Mdoe Dispersion)成为限制高速光纤通信系统发展的主要因素。
随着单信道传输速率的提高、模拟信号传输带宽的增加以及光纤色度色散与非线性效应的补偿和消除，原来在光纤通信系统中不太受关注的PMD问题就变得十分突出。
与光纤的非线性效应和色度色散一样，PMD能损害系统的传输速率和距离，并被认为是限制高速光纤通信系统传输容量和距离的直接因素。
由于PMD对高速度大容量的光纤通信系统有着不可忽视的影响，所以自20世纪90年代以来，已引起人们的广泛关注，并正成为目前国际上光纤通信领域研究的热点。
PMD对传输系统性能的影响可以从多方面进行分析,如光脉冲的展宽、接收光功率的恶化、Q值、眼图、误码率，或者从统计角度定义的系统的故障率等。
单模光纤及链路偏振模色散的实测分析
Ｋｅ ｏ ｄ ｙ ｗ ｒ ｓ： ｓｎ ｌ ｄ ｐ ｉａ ｉｅ ； ｏ ｔｃ ｌ ｃ ａｎ； Ｐ Ｄ ； ｔｓ ｉｇ ｅ ｍｏ ｅ ｏ ｔｃ ｌ ｆ ｒ ｐ ｉａ ｈ ｉ ｂ Ｍ ｅｔ
光 就 其 本 质 而 言 是 一 种 电磁 波 ， 是 光 在 光 纤 中的 一 种 电磁 场分 布 形 式 ． 模 光 纤 是 指 只有 一 个 光 模 单 传 输 模 的光 纤 ． 模 光 纤 具 有 小 的衰 减 ， 单 由于 只 存 在 基 模 传 输 ， 有 多模 传 输 时那 样 的模 问色 散 ， 没 以及 具 有零色散波 长 ， 因此 具 有 极 大 的 带 宽 ， 非常 适 用 于 高 传 输 速 率 和 大 中继 距 离 的 长途 线路 ． 但 是 ， 单 模 光 纤 中 ， 输 的基 模 实 际上 是 由两 个 互 相 正 交 的 线 偏 振 模 组 成 ． 理 想 圆对 称 光 纤 ， 在 传 对 两 偏 振模 以 同样 的速 度 传 输 ． 而 ， 果 光 纤 的几 何 尺 寸 不 规 则 或 光 纤 中 的 残 余 应 力 等 ， 会 导 致 光 纤 的 然 如 都 双 折 射 ， 传 输 的光 波 分 裂 为 两 个 不 同速 度 传 输 的 偏 振 模 ， 生 传 输群 时 延 差 ， 致 模 式 间 的差 分 群 时 使 产 导 延 （ｉ ｅｅ ｔ ｌ ｒｕ ｅａ ，ＤＧＤ）从 而 形 成 偏 振 模 色 散 （ｏａｉａｉｎｍｏ ｅｄｓｅｓｏ ｄｆ ｒｎｉ ｏ ｐｄｌｙ ｆ ａｇ ， ｐ ｌｒ ｔ ｄ ｉｐ ｒｉｎ，Ｐ ｚ ｏ ＭＤ）它 能 引 ， 起 数 字 通 信 系 统 的脉 冲 展 宽 码 间干 扰 或 模 拟 通 信 系 统 的信 号 失真 ． Ｐ ＭＤ在 光 纤 的 生 产 、 缆 、 设 、 境 条 件 改 变 等 过 程 中都 不 可避 免 地 产 生 ， 成 敷 环 随着 信 息 高 速 公 路 和 多 媒 体 通 信 技 术 的 迅 猛 发 展 ，ＭＤ已成 为 光 纤 光 缆 高 速 率 长 距 离 应 用 的 限 制 因 素 ． 估 测 ， 光 纤 链 路 Ｐ 据 若
光纤光缆的偏振模色散系数研究
的卷 ． 测量时光纤卷被平放；３ 裸光纤：１０ １ ． ０ １光纤松绕 １
成直径 为 ２ ０ ８ ｍｍ 卷 浸 八 浓 硫 酸 完 垒 去 除 光 纤 涂 覆 层 ） 下 的 Ｇ．５ 光纤 和 色散 补 偿 光 纤 的 偏 振 模 色 散 系 数 。 ６５ 表 ｌ 列 了存 三种 状 态 下 测 得 的 两种 光 纤 偏 振 模 光 纤 系数
用 系统具 有 十 分 重 要 的意 义
户对通 信业 务 日益依赖， 运营商不断地 对其 网络进行提 速和扩 容。 提 速”使人与人的通信不 受时 间、地域上 的限制 ；“ 扩容 ”则使通信网络的带宽应满足人们进行 通信所需 要的 巨大业务量。 为此 ， 从事信息产业的科研 人 员持续 地进行 着提高系统速 率和扩大 系统容量 的研
散 管 理 技 术 又 解 决 了链路 色散 问题 。 由于偏 振 模 色散 是
通常， 人们对光纤 、 光缆偏振模研 究是指 强偏振模耦合 情况的偏振模色散系数… 。
按 ｒ 一 ６ ０２０ ） 定 单模 光纤 偏 振 模 色散 的 ｒ Ｔ Ｇ．５ （ ０规 ０
光纤折射率分布非理想圆称形 引起 的两个相互正交的偏 振 光传输速度的彼此离散 。 它与光纤制造工艺和所受９ １ 、 胡先志 ：高级工程 师 ．长期 从事光纤通信技 术工作 。
基准试验方法是斯托斯参数测定法 替代试验法是干涉
３ — ７
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工
法和偏振态法。 有关三种测量方法的原理 ， 请读者参阅 参考文献… 本研 究采用干涉法的理 由为其测量速度快 ， 。 设备体积小 ，适用于现场使用等 。试验选用的测量系
统 是 Ｓ ｎｅ ６ ０ Ｂ。 ａ ｔｃ ０ ０
２ ０ 年世界 光通信 会议 报道的法 国阿尔卡特 公司实现 ０１ １ ．４ ｂｔｓ ０２ Ｔ ｉ 系统（５ ４ Ｇ￣ｔｓ和 日本ＮＥ 公司实现 ／ ２６× ０ ／ｊ Ｃ
光纤中的色散和偏振模色散
7.0 引言
色散实际上是所有光学材料的一个固有特性。
这一现象主要表现为一束在透明介质中传输的光 的相速度（和群速度）对其频率（或波长）的依 赖性。类似地，色散也存在于由透明材料制作而
成的光纤中。正是由于色散的存在，一束光脉冲
沿着光纤传播时会发生展宽。这一展宽导致了相 邻脉冲重叠时信号的衰减。随着传播距离和传输
宽—带宽积。这与物理最小波包的概念是一致的。
眼图是传输和网络系统工程中用来描述数字
二进制脉冲由于传输过程中的脉冲展宽，畸变和
噪声导致的信号退化的一种方法。接收脉冲波流 被呈现在存储示波器中，示波器的水平扫描和比 特速率相同。存储示波器因而可记录若干比特序 列（伴随着扩展和畸变）而形成眼图。具有大的
“眼睛”的眼图表示传输质量高和比特率低。
子的变化而不会改变输出琼斯矢量偏振状态的变
化。满足上面公式的状态被称为偏振主态（PSP）
输出偏振模色散（PMD）矢量
输出PMD矢量定义为斯托克斯空间中的矢量，它
平行于输出PSP慢模的斯托克斯矢量，大小为 。
对于单个双折射网络，群时延可以描述信号脉冲
的展宽。当多个双折射网络的网络中，总的群迟
结果为
E z , t F expi0 t i 0 z d （7.2-5）
其他形状的脉冲
高斯形状的光脉冲，经过傅里叶变换后仍为高
斯型，即频谱在载波频率附近服从高斯分布。实
际上，光通信中的脉冲并不是严格的高斯脉冲，
脉冲形状的变化导致频谱分布的变化，因而会影
斯矢量 由式（7.5-27）给出。对于一个均匀双
折射率网络或者波阵面，PMD矢量平行于慢模的偏
振方向，其大小由式（7.3-1）给出。
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。
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０ 引
言
现在， １ Ｇ ｓ ０ ／ 以上核心网的光传输系统中， 在 ｂ 重点研究的问题是提高传输速度 、 延长传输距离和 扩大传输容量； 而在接人网光传输中主要研究的问 题是在保证传输质量的前提下， 尽可能简化设备和 光缆结构 ， 加快施工速度 ， 以达到降低成本的目的。 尽管核心网光传输特别注意光纤和光缆的偏振模色 散（Ｄ ） Ｐ Ｍ 问题 ， 但是最新研究表明， 接人网中光纤和 光缆的 Ｐ Ｄ也应引起重视。 Ｍ 本文综述了２０ 年 １ 月 １ － ０５ １ ３ １ ７日在美国罗得 岛州召开的第 ５ 国际线缆大会上报道 的， ４届 丹麦 ＯＳ Ｆ 公司和日 本住友公司研究人员改善光纤和光缆
可以使系统实现高速率 、 长距离、 大容量的传输。
累积 的
Ｄ Ｄｐ Ｇ ／ｓ
ＰＤ Ｑ Ｍ
／ｓ Ｕ ｐ＂ ｚ ｋ ｍ一
传输 距离
Ｌ－ ｋ ｍ ／ｍ
１． ５ ０ ６． ２ ０． ５
０． ２
０。 １
４ 光纤的 Ｐ Ｄ研究 Ｍ
对高速率、 长距离、 大容量 Ｄ Ｍ传输系统而 ＷＤ
色散系数：．一 ｐ （ ＂ ） ０１ ６ ｎ ｋ ｓ ｍｍ ／
Ｇ． ５ ｐ （ ＂ ） ６ ５ Ｂ ０． 色散系数：一 ０ ｎ ｋ ５ １１ ｓ ｍ ｍ ／ Ｃ ０． ２
Ａ ０． ５
表１ 可以看出， 不同的传输系统， 在不同的 Ｐ Ｄ ＭＱ
光纤与电缆及其应用技术 Ｏ ｔａ Ｆ ｅ ＆Ｅｅ ｒ Ｃｂ ｐｃｌ ｒ ｌ ｔｃ ｌ ｉ ｉ ｂ ｃｉ ａ ｅ
广州 二 卜 卜 州。
２０ 年第 ４ ０６ 期
Ｎｏ ４ ２ ０ ． ６ ０
资
一、 ＋一 述 十
・卜 ．卜 州 州洲
光纤和光缆的偏振模色散系数研究
胡先志
（ 武汉邮电科学院， 武汉 ４０７ ３０４ 〔 要］ 综述了偏振模色散的概念 、 摘 偏振模色散对光传输系统的影响、 系统对单模光纤偏振模色散系数的要 求， 以及获得小的偏振模色散光纤和光缆的方法。 ［ 光纤； ； 关健词Ｉ 光缆 偏振模色散 【 中图分类号】 Ｔ ８８ 【 Ｎ１ 文献标识码」 Ａ 【 文章编号」 １ ６１０（ ０）４ ０１ ３ ０ － ８２ ６０－ ０－ ０ ９ ０ ０ ０
的 缆 光 链路的ＰＤ 统 Ｍ Ｑ 计指标。 样对于 这 传输速率
为 １ Ｇ／， ０ ｓ传输距离为４０ ｂ ０ｋ ｍ的系统而言， Ｐ Ｄ 由 Ｍ 所产生的功率代价超过 １ ｄ Ｂ的概率不到４ ０＇ ｘ ． １－
３ 光纤的ＰＤ 要求 ＭＱ
由 得知， 光纤的ＰＤ 要求随系统传输速 表２ ＭＱ
布非理想圆对称引起两个相互正交的偏振光传输速 度彼此离散； 产生 Ｐ Ｄ的外因是光纤制造过程中应 Ｍ 力分布不均匀 、 敷设过程中光缆中光纤受外界拉伸、 弯曲、 扭转等机械应力和温度变化所引起的光的偏
振态的不稳定〔。 ’ 〕 ＰＤ Ｍ 对核心网高速传输系统的影响具体表现
在使光信号脉冲展宽， 使系统产生误码， 进而限制了 系统的传输速率和传输距离。鉴于光纤 Ｐ Ｄ具有 Ｍ 随机性且随光纤 和光缆所处 的环境条件而变化 ， 所 以人们一直在研究光纤光缆产生 Ｐ Ｄ的原因和如 Ｍ 何减小 与补偿 Ｐ Ｄ的方法。了解 光纤和光缆 的 Ｍ ＰＤ Ｍ 变化对合理设计 １ Ｇ ／ 以上的高速率、 ０ ｓ ｂ 大容 量和长距离 Ｄ Ｍ系统具有十分重要的意义。 ＷＤ
表１ 不同应用系 Ｍ Ｑ 统对Ｐ Ｄ 的容限要求
传输速 率
７ Ｇｂ＂ 了 ５
的 最好的 纤， Ｄ 可以 光 Ｐ Ｑ 达到０ １ｐｋ＂从而 Ｍ ．６ ｍＺ ０ ｓ ， ／
减少 了系统对 Ｐ Ｄ进行 补偿 的 困难 和麻烦。小 Ｍ
ＰＤ 光 优点 Ｍ Ｑ 纤的 在于， 既提高了 系统的 靠性， 可 又
Ｓｕ ｙ ｔｅ Ｃ ｅ ｉｅｔ Ｏ ｔ ａ ｔｄ ｏ ｈ Ｐ ｎ ＭＤ ｆｃ ｎ ｏ ｐｉ ｌ ｏ ｆｉ ｆ ｃ Ｆｂｒ ａ ｄ ｅ Ｏ ｔ Ｃ ｂｅ ｉｅｓ Ｆｂｒ ｉ ａｌ ｎ ｉ ｐ ｃ ｓ
（ ｈｎ ｓａｃ Ｉｓｔｔ ｏ Ｐ ｓ ａ Ｔ ｅ ｎ ｎ ｎ ａｉ ｓ Ｗｕ ａ ４ ０４ Ｃ ｎ ） ｄ ｌ ｏｕ ｕ ｉ ｔ ｎ ， ｈｎ ０７ ， ｉａ Ｗｕ ａ Ｒ ｅｒｈ ｔｕｅ ｏｔ ｎ ｅ ｃ ｅ ｎｉ ｆ ｓ ｃ ｏ ３ ｈ
的规范要求。 表２ 各种类型单模光纤的Ｐ Ｄ 规范要求 Ｍ。
Ｐ Ｄ／ ＂ ｉ Ｍ Ｑ ｋ 一 ｐ ｍｎ ｓ
光纤 类 型
Ｌ Ｍ Ｑ 特率） ． ０ ／ ｘ比 ＿＝１０ （ Ｄ ０ Ｐ ０ ， 。
（） １
通信业内人士清楚， 不同传输速率的系统所允 许累积的 Ｄ Ｄ是不同的。例如，． ／ Ｇ ２５ ｓ Ｇ 系统单个 ｂ
ＨＵ ａ －ｈ Ｘｉｎ ｚ ｉ
Ａ ｓａｔ ｈ ｃｎｅ ｏＰ Ｄ ｔ ｆｃ ｆ ｏ ｐｃｌ ｓ ｓｏ ｙｅ ， ｅ ｉ ｅｔ ｓ ｔ ｏ ｅ ｎ Ｔｅ ｃ ｔ Ｍ ， ｅｅ ｏＰ Ｄ ｏｔａｔｎ ｉｉ ｓ ｔ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍ ｎｆ ａ ｅ ｔｒ ｕｓｏ ｂｔ ｃ： ｏ ｐ ｆ ｈ ｒ ｅ ｔ Ｍ ｎ ｉ ｒ ｍ ｓｎ ｍ ｈ ｑ ｒ ａ ｓ ｅ ｅ ｏ ｙ ｍ ｅ ｔ ｒ ｓ ｑ Ｐ Ｄ ｆ ｉ ｔ ｉ ｌｍ ｄ ｆｅ ａ ｏｅ ｉ ｅ． ｔ ｍ ｔ ｄ ｆ ｏｔｎ ｇ Ｐ Ｄ ｆ ｉ ｔ ｐｃ ｆｅ ａｄ ｒ Ｍ ｃｅｉｅ ｏｓ ｇ ｏｅ ｒ ｒ ｖ ｖｗｄ Ａ ｄ ｅ ｏｓ ｂ ｉｎ ｌ Ｍ ｃ ｉｅ ｏｏｔａ ｉ ｒ ｎ ｆｅ ｏ ｆ ｎ ｆ ｅ ｉ ｓ ｒｅ ｃ ｎ ｂ ｅ ｎ ｈ ｈ ｏ ａｉ ｏ ｅ ｒ ｗ ｏ ｃ ｎ ｆ ｌ ｓ ｉ ｅ ｉ ｂ ｂ
率和传输距离而变。这就意味着光纤制造商应该按 照传输速率和传输距离的具体要求来制造不同类型
在已 知光纤的ＰＤ 和系统传输速率的条件 ＭＱ
下， 我们可由下式计算出由Ｐ Ｄ限制的系统最长传 Ｍ
输距离：
和不同ＰＤ 的 Ｍ Ｑ 单模光纤。 列出了不同 表２ 类型的 和同一类型不同Ｐ Ｄ的单模光纤的ＰＤ 参考值 Ｍ ＭＱ
下， 所允许传输 的最长距离是不同的。光纤允许 的 累积 Ｄ Ｄ是时隙的 １％。如表 １ Ｇ ０ 所示 ， 即使光缆
色散系数：一０ ｎ ＂ ） １ １ ｐ（ ｋ ｓ ｍ ｍ ／
用于 １ Ｇ／传输系统 ０ ｓ ｂ
用于 １ Ｇ ／更长距离及 ４ Ｇ ／ ０ ｓ ｂ ０ ｓ ｂ 传输系统
ＰＤ 大约是 １ ｓｍｚ在传输速率为 ２５ ｓ ＭＱ ． ｐｋ＇ ０ １ ／ ， ． Ｇ／ ｂ
４０ ０ ２ ０ ５ ０ ０． ０ １ １ ００ ０ １． ０ ０． ５
０． ２
产 光 具 低ＰＤ２ 的 纤 有 ＭＱｏ １ １
０ Ｌｍｏ 等人采用的具体做法是：． ｔ ． ｈ ｕ ｌ ａ改善光
纤预制棒的局部不均匀； ． ｂ 提高拉制过程的稳定 性。光纤预制棒局部的不均匀指的是由预制棒的局 部不均匀应力、 气泡和其它的材料缺陷造成的光纤 局部 Ｐ Ｄ Ｍ 过大。提高生产过程的稳定性就是要想 方设法降低整个生产过程 中出现的光纤不对称、 拉
１ ０ ６ ０
６ ０ ４ ０ ４ ００ ０ ０
万方数据
胡先志 ： 光纤和光缆 的偏振模色散系数研究
３
丝条件差或光纤的扭绞等不稳定因素。通过连续监
边型） 纤带制 光 造的Ｓ绞 Ｚ 骨架式光 缆的ＰＤ 数据 ＭＱ
的 比较 。
表 ３ 包封型和可剥离型光纤带 ８ Ｚ绞骨架式光缆
控生产过程中的产品和工艺设备， 一旦光纤 Ｐ Ｄ性 Ｍ
Ｐ Ｄ的研究成果， Ｍ 以飨读者。
２系 统的ＰＤ 要 ＭＱ 求
在光纤数字通信系统中，Ｍ Ｐ Ｄ的主要影响是产 生码间干扰。按照经验准则 ， 当总的瞬时差分群时 延（Ｇ ） Ｄ Ｄ 等于 ０３ ０４ ． 一 ．Ｔ时（ Ｔ为比特周期）会产 ， 生大约 １ ｄ Ｂ的功率代价。随着传输比特率的增加， 比特周期缩短， 系统可以容忍的累积 Ｄ Ｄ变得越来 Ｇ
时， 最长的传输距离是 １ ｋ 。为了使高速 系统 ６０ ０ ｍ
Ｇ ． ６６ ５ Ｂ ０． ２
至少传 ０ ｋ ， ｂ 传输速率的光缆Ｐ Ｄ 应 输４ ｍ１Ｇ／ ０ ０ ｓ ＭＱ
该不大于０５ ｍ１而４ Ｇ／ ．ｐｋ ＇； ０ ｓ ｓ ２ ／ ｂ 传输速率时的光缆
现在 ， 光纤制造技术已经达到了一个很高的水 平， 光纤的折射率分布精度和光纤几何尺寸偏差都
ｏｔ ｃｂ ｓ ｐ ｓ ｔ ． ｐｃ ｌ ａ ｒ ｅ ｅ ｉ ａｅ ｒ ｅ ｎｄ ｅ Ｋ ｙ ｒｓ ｏｔａ ｉ ｒ ｆｅｏｔ ｃ ｅ ｏ ｒａｏ ｍ ｅ ｅ ｉ Ｐ Ｄ ： ｃ ｆｅ； ｒ ｃ ｌ ｐｌｉｔｎ ｄ ｄ ｐｒｏ （Ｍ ） ｅ ｗ ｄ ｐ ｌ ｉ ｐ ａ ； ｚｉ ｏ ｉ ｓｎ ｏ ｉ ｂ ｂ ｉ ｂ ａ ｓ
万方数据
为使 Ｐ Ｄ功率代价小于 １ ， Ｉ － 标 Ｍ ｄ Ｉ ＢＥ Ｃ和 Ｔ Ｔ Ｕ 准化组织提出， 光路的 Ｐ Ｄ不能超过 ０１ 。从现 Ｍ ．Ｔ
光纤与电缆及其应用技术
２０ 年第 ４ ０６ 期
实 理 角 ， － 初 出 ．ｓ 告 为 联 合 的 度Ｉ Ｔ 提 ０ ｐ ｍ作 级 Ｔ 最 Ｕ ５ ／ ｋ
参考值
说 明
标准单模光纤
具有 １ ｎ ６５ ２ ｍ衰减要求
Ｇ．５ ６２
Ｐ Ｄ 应该受到限制。 ＭＱ 表１ 列出了高速光纤传输系统的ＰＤ 与光纤 ＭＱ
允许累积的 Ｄ Ｄ 传输速率和传输距离的关系。由 Ｇ、
低水峰单模光纤， １ ｍ 衰减要求 具有 ６５ ２ ｎ 低水峰单模光纤 ， １ ｎ 具有 ６５ ２ ｍ衰减要求
信号允许累积的Ｄ Ｄ为４ ｐ， Ｇ／系统允许累 Ｇ ０ １ ｂ ｓ ０ ，
积的 Ｄ Ｄ为 １ ｐ， ０ ｓ Ｇ ０ 而４ Ｇ／系统允许累积的 Ｄ Ｄ ｓ ｂ Ｇ 只有２５ ．ｐ。为此， １ Ｇ／ ｓ 要使 ０ ｓ ｂ 以上的高速系统正
常工作 ， 累积 的 Ｄ Ｄ必须 限制在一定 范 围 内， Ｇ 即