【通信行业标准(YD)】 单模光纤偏振模色散的试验方法

中华人民共和国通信行业标准
YD/T 1065--2000
单模光纤偏振模色散的试验方法Test methods for polarizaticn nicrde dispersinn ofsingle-modc optical fibres
2000-06-27发布
中华人民共和国信息产业部发布2000-09-01实施
YDT1065—ZD00
1范围
2引用标准
4缩落语
5斯托克斯参数测定（SFE）法
6偏报态（SOP）法
7干涉法F）
8固定分析器（FA）法
附录A（亦的附录）凉斯距陈本征分析法测量PMD的原理和过程附录B（提示的附录）从干涉图确定PMD时延的一种方法10
YDrI1065—200
本标准尺参考国际电信联盟建议ITII-TC.6.50(2000）（单模光纤相关参数的定义和试整方法修订文摘中2.7“偏振模色散的试验方法”和国际电工委员会标准节案正6141（19州）单模升纤偏报模色散的测量法》（86A460VCDV）制定的、其主要技术内容实质上等效T这些回际标准的规定。本标准的附录A，附录B都是示的附录本标准由信息产业部电信研究院提用并归口。本标准起草单位：信息产业部武汉邮电科学研充院。本标准起草人：陈水诗
中华人民共和国通信行业标准
单模光纤偏振模色散的试验方法Test edheds for puturizatiuo mude disperviomof single-mude uptical flbrcs1范围
YDFIIS—2UO
本标准规定了单模考纤偏振模色放（PMD）的基准试验方法(RFM)和替H代试整方法(ATM)，规定了对试验激宣、注入条件、测量在字、计靠疗法、给集的统一要求。本标准适用丁对GB/T上5972.1中规定的H类术皮统和已成统单模光纤PMD特烂的检验。2引用标准
下列标准所包含的策文，通过在本标准中引用而构或为本标准的条交。怀谁出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列最新版本的可能性。GB15972.1--199R光纤总规池第1部分：总期3定义
本标准更用下列定义。
3.1偏报模色放（polerizetionmocediapezsion）将握模色敢是两个正交偏拆模之间的差分群时延(DGD)，它在数字系统中引起脉冲展宽，布谈拟系统中引起信号失真。
3.2丰忘（principe!stateorolartirn）对下在给定对间和光频上应用的单模光纤，总存在若药个称之为±閃款态(PST)的止交偏握志。果当准单色光仅激贴个PSP时，不会发生由干PMD起的脉冲展宽，当一准单色光均均激励这两个PSP时，将发生中于PMD引起的最大脉冲展壳。光纤静出的PSP是两个正交确娠态。当均入光波频率稍微变化时，出偏振并不改变，明应的输入正交偏振态是前人主偏抵态。往
1出于木增双拆游版册杆长度变化：所以P5P距光F长度而定，2比是取次于时间和光竭的我机女数久量，然而按酬是义，存在一入称之为8F带宽的窄频带床，在这个页固内，S实际上可认为是归定的.3.3差分群时延（differentialgraupdelay）DGD是两个PST之间群时延的时间差，一般用ps为单位，3.4保振模伤散孝分群时（PMDdiffereatialgroupdelay）下山3种偏拆模色散差分评时延定义在所有实际情况下，被认为在所能达到的测早重复性之内品等效的。
a）二阶短偏服媒着分群时延P（econdrmamentFMDdifferentialgroupdelay，阶矩偏振模色教差分非时延定义为：当一单色光窄腻冲注入到光纤经传轨后，想略油长色散的影响，兰光纤输出端输出脉冲光唱分布（的均方差√的2倍，即：中华人民共和国信总产业部2000-06-27批准2000-09-1实施
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P, =2k)-0y =2ror'd rdr-[2(d frea式宁，一光到达光舒输州端所需的所阅，：b）平均偏振模色散差分群时延P（meanPMLdifferenuialgroupdelayP平均响振模色散差分群时延提在光燃范围内士偏拟态差分刚延的均值，即：P
式中：V一光频率
、—分别为频率范国上下限。
c)均方临据模色散差分举时诞P,（tmsPyDdifferentialeroupdelayP均方根偏报模散差分群时延是光频范围(-内土偏振态差分群时延的均方帜值，即atfu d
式中：v—光频率：
，的一分别为题率范图上下限。3.S偏摄模色散系数（TMEDcoefficient）偏碳模免散系数用PMD表示。应区别两种况：纳消派模棵合（短光红）：
PMD,=P/L, P/L P/L(ps/km)
强偏报模耦合（长光纤）：
PMD, =e+L. P L, PIZps/km,
式宁：七一光纤长度。
1对大率数已数设的长度>张n内光规段，均会发生显偏握悦相仓，：股情况下，DD是使长，时问的机函致，附光纤不同而随机要化、闪此大移情况下，PMD，必效用式（4b）算，2对高双护射光纤，几乎改有或仪有很裂的保实据合，DGD没统计分布的特性，真型情况下是-常效，PM)必须用式（4u）计算。
4缩略语
代试验方法（altcmalivctemcthod）差分群时（uhfferentialgroupleluy）报质[degreeofpolarization】
极值计数(extremacoanting）
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直定分析器(fixedanalyser)
半幅全宽（fullwidihafhalfmaximum）十净仪(interferometrice)
掠斯矩阵本征分析JoneaMiatrixHigenanalygis）发光二极管（lightcmitingdiode)偏色微（polarizationmodedeapergion）偏捆模色散系数(PMDcoefficient)邦加球(Poincare Sphere)
主振态(prinripalyltateufpolarization)）基准试验方法【referencetestmechod】偏态(stateofpalarlzarlan)
斯托克斯参数测定(Stokesparaneterevaluation)5斯托克斯李数测走（SPE）法
5.1概述
斯无克斯举数测定法是测量单棋光纤PM山的基准试验方法，它的测试原理是，在一波长范国内，以一定的被长间离测量山输山偏拆恋（SDP）随波长的变化、该变化可采用琼斯矩阵本征分析（JME）或邦加球（PS）上SOP久量的旋转来表社，通拉分折和计算从而得到PMD的结果。JM正的测量原理和过强见附录A。
本方法与偏探模耦合程度无关，适用丁短的和长的光纤。但该方法仅限于被长大于惑等于光经在效单模工作的波长。
5.2试验装蛋
斯托克斯梦数测定法测量PM的试验装置框图抑图1所示。可调光派
偏抵调信费
1F455元
战保探器塑
被测光纤
偏持计
图1斯托克斯签数测定法典型试验装置52.1光源
光源应是一只单谱线（aaingle-line）激光器或窄带光源，在测蛋波长范围内被长应是可调内：光诺宽度应足够旁，使得从赖测光纤出来的光在所到量备件下都保持偏振状态。报度（DOP）宜不小于9%，然DOP低到25%时仍然可以进行测量，但精度降低。对于一给定的DGD值么，要求的最低DOP（%）由下式给出：
OP-100exP
1fcaipwa
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式中：一高斯谱中心波长（假定光谱为高斯分布）C一点窄中光速：
AT一给定的DGD值：
4WHM光诺平幅全宽度（FWHM)。
5.2.2偏振调节器
一个偏握调付器胃于可调光源之后，论线俯振器组堤供近似圆偏振况，使得线询拆器的极化方向不会与输入北的消表方向相交。5.2.9线获带组
应采用3个线编派器，将它们以相对角度约为45做次置于观量光路中，实际的相对角度应知道。5.2.4输入光学器件
可以米用单模民纤或一个光学透镜系统末激动被测光纤，5.2.4.1单模展纤
如果来用尾纤：应避免反射引起的十沙影响，要求使用折射率匹配液说成角度的切割面。6.2.4.2北学避镜系统
如果零用光学避链系统，应使用一些适道当的方法，例如用·真学吸盘米积固地变撑光纤摊入端。5.2.5包层模除器
为了从被测光纤中独跨包模，应采用包层模刺除器。大多情祝下，光纤涂层折射率等十或人十光纤包层折射率，光纤涤层就叫起到包层模除器的年用。5.2.6输出光学器件
输出北学器件应将被测化红射出的全部动率帮合至偏拒计中。例如可月个光学透镜系统、一个与单模尾纤对接的接头或使月折射率匹配液将一个直接连到探测器的光严与被测光纤耦合。5.2.7偏接计
采用一个偏振计测量3个线偏表器分别雷入光路时所对应的3个输山偏报态。偏振计的波长范围应盖光源的波长范围。
5.9试样
试样虚为长度已知的一段术成缆或凹成缆单模光纤。在整个测量期间，被灿试样和红所处环境谢度应保持稳定：应谢免对光纤和光缆痛加外部应力，它们的位置及共状态应保持固定，避免一的运动。叫以通过在邦加球上观察被湖无纤输出P监规试验器械环境的温度稳定性，在相应于一对相邻琼斯矩阵测量的时间内，掌出偏振约变化拍对下淡长增加产生的变化应是很小。当减小附加模揭合为重要时，末成缆光纤应当月当的方法来固定【适常员卷绕在最小竿径灯150mm的光纤盘上），光纤所受张力基.本为季（典型值0.15V）。：且然试样一段胡免一段光纤，但止可以总一件，这御待只是PMI>，6.4量步端
）调光源输出光的编握方向。置可调激光器波长于待测波长范围的中心波效，将3个线偏扳器依欲捶入光略中，测量出它们相应的输出光动率，通过偏振调节器调整光源的偏振方问，使得3个功率相互差别在大效3IB范围之内。
h）将光源通过偏握调节器据合至线偏提器组。c）将线偏报器组的输出据合至被测光纤的撤入端。山）将被测光纤的输出耦合至偏振计：选择进行测量的波长步长人，A显人允许值应满足下式。tmss
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式中：4m一测液长范围内预计的最大DGD数：动一中心波长：
C—真空中光速
例：最大DGD值45与4的乘识1550mm被长应保持4s，m在1300m被长小保持≤2.8y，L，该要求保证了从一个量波长到下一个测量波长时，输SOP型缩邦加或上PSP轴的旋转角度180”
在不能大致预计4，的情况下，可以在测量波长范遇内实现一系划的试样测量，次测采用与光源谢宽和最小谢谐步K相称的一对靠近的波长，将测将的最大LXGD使乘以余罩四子3作为4代入，上式：计婷田用丁实际测量的4值。划果此波长步长太大，可再用较小波长步长重复测量，直至DXG值与被长关系曲裁形状和平均G值基本保持不变时，波长步齿就满意了。均在现尽波长范用内，月选定的波长步长，在选定的波长上，依次插入每一个载偏报费，用偏据计记录扣应的斯托克斯参数S、S1，S,和S,S、S、S和S分别与总的光功率，-0°的线性SOP、45的线性SOP利右放困SOP有关，完成测是数据的收巢。5.5计算与分析
5.5.1琼斯矩陈本征分析法
5.5.1.1单改划量Do计算
a）由新托克斯参数计兑各波长响应的琼斯矩阵，对每一波长距长，计算出较高光频上琼斯逆陷20）与较低光上逆琼斯短阵T（a）的积。对一特定滤长步长，可从下式找到DHBD宜，即4为：Ar=Arg
式中：一北波集频率
A0-光波角频间阿：
Pl：P—（o+）（）的复数木征值。注：Arg 为幅角函效，即 Ang(。(7)
b）将计算得到的每个DGI值华为相应波长步长中心这长上的DGD值，悉后利这些值在整个题长范未内平均得到单次测量DGD。图2a示出了单次测旦得到的DCD与波长关系曲践，DGD值的有方图及左克斯韦分布曲线：
5.5.1.2多欧测量半均门的计算
单次别通得到的M值仪仅是测显被长范内务波长步长上DGD测量值的平均值。如果为了增加样本数量，在不同条件下进行多次测量，就应使用系综平均。图2b示出了多次烈量得到的DBD与波长关系曲线，DGD值的直方图及发克斯韦分布曲线。0.071
1.557.916
枝长/nm
5.5.1.3PM系数计算
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盒光纤24个派长问器的单次测量线1557.916
h）时一典光在大可题下24个滤长间驱的4冰别最巴战图2JME法计算得到的DCD结果图例弱编据慢耦合时、PMT),用式(4a)计算，强偏揭锁耦合时，PMD,用式(4h)计至在：划果在整个例长范园内，4的动准偏差小于平均宜的1门0，普测光就神认为现可密略的偏多婆括合[一确能器件\，PMD可月短段长度内们系数的表示，5.5.2邦加球法
）从测得的斯托克斯举数（5，S，S，5）重娃在求加球上描述偏根态阴波设癫变的轨迹。图3给出了两个实测的例了，率土标记和x代表由于PMT被长的函数而视衔的SOP驱段，P.足主报态。
者皮到波长间质（它叫以包损西个波长步长上）邦加球上描述资滤长满受的动迹应分段他分析，以保证确定的PSP存在的定成立。燃后，用简单的几何者虑确定期切球上本地PSP轴我电效长变化者的整转急度：
个制的方送是谁过考患3个、3个的效基点孕析那东球上损YD/T1065—2000
迹，找出出两对点确定的线激轴的交点，从这点开始，用三角关系可以一算当么出。DiD或PMD时过户下式给出
0_4gaa
式中：小一相位差（邦加致上斯把克次量虹的尔宽度，转介度）：4f-顺率差;
42波长间隔：
F一京空中光速：
、的起始和终止波长
C）计节LGD（单位P&）与波长的关系，可以据测得的LDGI值作出直方图采衣示数据。d）计算测望波K范围内DGD的兴均值却>。为了增性本空间，可进行多次测盘，=）出<αt1，根据模竭会的类型，分别山式（4a）知（4h）计算PMD。PMP(畅端型）
(1.677p/m）
(A375GH)
(0.027re//km)
生位频悉
x:后国
(,375GHs)
（a)的据保持光纤FMF（羽慎捆合】【b)非色散位移单镶光纤2(强模烟合）3求女漆法量分析PMD的两个示例5.6结果
进规量结果拟告应管括下处内容：1）试验名称
2）试样识别号：
37试举长度：
4！PMD 值（s）和 PMD,值（s/km或psfyK）5）划空派长范国和波长步长：
6）滨振模耦合类塑；
）计算分析方法（JMI或PS）；
8）单次测量时得到[GD宜的数日（即波长步长数日）：9）多次测量中期复测量次数（需要时)[心试验口期和操作人员；
11）环境温度和划对湿度，
h）报告中也可包括下列内容
1）试验丧量：
2）试群配其条件。
E偏拆态（SOP）法
6.1概述
YD/T10652000
偏振态诺是测量单模光红PMD的第1替代试验方法（ATM）。它是基十这栏一个原理，对于一固定的缩入SP，当注入光波长《额率》金化时，在斯托克斯参数牢有里邦加嫁上被测光纤输出SOP也会发生溯变，们环绕与SP方向录合的轴旋转，旋转速宽取决丁PMD吋延：时延越大，策转越快，通过测量相应角题率变化4时，邦切球上代表SOP点的旋特危度/8：就可以按下式计并出PMT时剪&t:免费标准bzxz.net
8t=404a
这种方法直接给出了被测试样PSP间差分群时延（DG）与波长或时间的函数关系：热后通过在时间或被长范围内取平均值得到PMD，本心法与偏振模揭合程度光关，道用十短的和长的光针。但该方法仪限于波长大于或等于光纤效单模工作的被长。
6.2试验策百
偏振态法测量PMD的试酸装置如图4所示。定挖
被烈光纤
偏规计
连接险
图4谢振态法的试装围
6.2,1光临
需要-只税定的单谐线激光器，在测量范田内波长可调。该微光墨的谱线宽度必须足够窄，以保证生所有测量条件下不会固丧测光纤偏据模色散导缴信号消偏报，6.2.2偏按控器
偏振控创器应胃于光源和被测光纤之间。6.2.3确握计
在鼓测光纤的输出端，应使用偏握计测量斯托克斯意激。该参数是输小波医的函数。6.3试样
试样应为一段已知长度的术成缆或已成缆单模光纤，在整个测望期间，被测试详和昆纤所处坏旁温度应保持稳定：应增免对光纤和光缆施加部应力，它们的位宜及其状态应保持固定，避免二省约运动
当两小附加模耦合为重要时，术成缆光纤应当用适当的力法来使定（通常是绕在最小半径为150mm的光红盘上），光红所受张力基本为雾（其型值01N）。注，且燃试样一敏群点一段光纤，但也以足某一器件，这时测得的只是PMD值，6.4测品步题
司通过偏振控制器格光源耦合至被划光纤着入端。如有必要，可调节偏报控制器来得到确定邦加球上输出SOP旅特角度的量违争件，b）获别光纤输出端耦合至编泰计：心）选择进行测呈的彼长范围。YD/T 1065—2000
d）选择测量斯托克斯参的涉长步长Aa（nm）.为链免从一个波长变换到卜一个波长时，输出SOP在球1环绒PSP细旋转角度>1%，对155Unm返长区城，成当满足44A≤4ps，nm的要求，对1300nm波长区域，应当足4+ma-4is2.8ps*nm的要求，4rm（ps）是预的被测光纤最人DGL值：
e在逆定的各个波长上测量出斯托克斯整数值，并以适宜干下面分析的方式进行记录，8.5计克与分析
月偏报计测山偏拆波动后，可将它转换为SOP与波长关系的曲续。a根据测得的斯托克所参数，月下式确定每一旅态SOP的偏报椭因度n=tan
式中：S、S和S斯托克斯参数，
b) SOP用上试计算：
SOP-1-n?
式中：可一偏拆筛画度
）绘出SOP与波长关系曲缩，研定SOP由战上峰值（或报值）间陷的数月，相临峰值创相位差为元，LGD或PMD的时延由下式给出：NIN
式中：W—SOP曲线波长下限和波长上限之问峰值问隔的数片：f一频率范围：
一真空4光速，
）出测得的[XG均直即根据竭合的类想，分别出公式（4）和（4h）求计算PMD系举。图5给出了两个实测的子，1.0
度 0.& [前猫型
0.2fta9.673pe
0.01.542u/m
(n)偏据保持光好RMF(损相A）
15UK152
5*×0.133pa
(0.042元）
液长amre
15731569
(b)非也性年光好5,F(亚摄格合）图S偏振态法测且M的两个示例
8.6结果
a）测量结米应包括下列内窖：
1）试验名称：
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