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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psKm。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0.30.5ps/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。所以,PMD值其实是个统计数据。在实际的PMD测试仪表中,都包含一个平均程序以获得正确的PMD值。二、光传输受限距离的概念：在进行光传输系统设计时,中继段的最大传输距离是需要考虑的主要因素之一。在传统的2.5G或2.5G以下传输速率的SDH系统来说,主要考虑的是系统衰耗的光缆受限距离。而对于10G或10G以上的SDH系统来说,不仅需要考虑衰耗、还要考虑到系统色度色散和偏振模色散。(1)衰耗受限距离的计算和解决方法L=(Ps-Pr-Pf-C)/A其中:Ps是光口的输出功率;Pr是光口的接收灵敏度；Pf是光通道功率代价； C是活动连接头的损耗；A是光缆衰减系数；当衰耗受限距离过小时,可以采用掺铒光纤放大器实现光信号的中继,以增加中继传输距离。(2)系统色度色散受限距离的计算和解决方法L=Dsr/D其中：Dsr指光口的色散容限(对不同类型的光口其容限值不同)D指光纤每公里的色散值G652光纤:D=17ps/(nm.km)G655光纤:D=6ps/(nm.km)当系统色度色散受限距离过小时,可以采用色散补偿技术以增加中继传输距离。色散补偿技术实际是采用负色散光纤来抵消光缆的系统色散。(3)系统偏振模色散受限距离的计算和解决方法L=(Pt/P)2其中：Pt指光口的PMD容限(对于10Gb/s信号,Pt=10ps)P为光缆实际测试的PMD值。例如某段光纤PMD值为1.2ps/km1/2,那么对于10G系统来说:PMD受限距离=(10/1.2)2=69.44km当系统PMD受限距离过小时,目前还没有非常有效的补偿办法。一种方法是缩短电再生距离(如果某段光纤PMD值为1.5ps/km1/2,哪么每44公里就必须设置一个电再生站点),另一种方法是重新敷设光缆。所以在进行10G系统设计之前必须对各光纤段落的PMD值进行准确测试。三、PMD的测试方法根据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,对PMD的测试包括以下方法。1、斯托克斯参数测定法(SPE-Stokes Parameter Evaluation)2、偏振态法(SOP-State of Polarization)3、干涉法(IF-the Interferometric method)4、固定分析器法(FA-the Fixed Analyser method)5、琼斯矩阵本征法(JME-the Jones Matrix Eigenanalysis Method)在实际的工程施工和设备维护中,我们希望使用测量速度快、测试设备体积小,适合现场操作的测试方法。PMD测试设备最好收、发分开,易于实现端到端的测试,可以直接从仪表上读取某段光纤的PMD值。干涉法可满足上述要求,这种方法可在现场测量PMD参数,在速度快的同时,干涉法几乎不会受震动和不利环境的影响。干涉法是测量PMD最快的方法,1999年4月, 它就通过了TIA认证(EIA/TIA-455-124)。在使用标准的1550nm LED光源的情况下,PMD值的精确度可达0.12ps。它的测试原理是,当光纤一端用宽带光源照射时,在输出端测量电磁场的自相关函数或互相关函数,从而确定PMD。采用干涉法进行测量,测试仪表一般包括偏振光源、PMD测试单元(主机)、数据处理设备(计算机)等三个模块。目前在国内大量使用的Eg&g公司的PMD440仪表、EXFO公司的FTB-300仪表均使用干涉法进行测量,每段光纤PMD参数的测量时间仅约15秒。最后需要说明的是,影响PMD指标的因素很多,除了光缆本身的制造工艺、光缆