PMD在光纤生产制造、成缆、环境条件改变等过程中不可避免,也是影响光纤系统高速率和长距离传输的重要制约因素之一,因而精确测量PMD对于评估光纤制备、光器件制造及光通信链路非常有意义。

PMD偏振模色散的测量方法有3种,分别是干涉法、固定分析法(FA)和琼斯矩阵法。


干涉法

干涉法的测量原理是通过低相干干涉技术对快轴和慢轴之间的差分群时延进行测量。系统采用宽带光源,通过起偏器产生线偏振光进入待测光纤,另一端通过检偏器和干涉仪进行检测,得到两个偏振轴光束的干涉结果,测量自相关函数从而获得PMD。

干涉法要求使用宽带光源,测量速度快、测试设备成本低,适合在具有较大PMD的长距离光缆线路中使用。


固定分析法(FA)

固定分析法又称波长扫描法,测试原理如下图所示。当输入光偏振方向保持固定而波长变化时,输出光的主偏振态也会变化,通过一固定分析器,如检偏器,将偏振态随波长的变化转化为具有峰谷起伏的输出功率随波长的变化,根据输出功率谱与群延时差的关系就可确定PMD偏振模色散。

定分析法也可用可调谐激光器作为光源,检偏器则用光电探测器进行接收。固定分析法为确保测量精度,需保证宽带光源带宽足够大,光谱仪分辨率足够小,即精度受限于光源带宽和光谱仪的分辨率。



琼斯矩阵法

琼斯矩阵法是基于偏振态色散理论,光通过线性系统,输入、输出偏振态保持不变, 若输入是相互垂直的偏振态,输出也是相互垂直的偏振态。当光频率变化时,正交输入偏振态和正交输出偏振态的对应关系保持不变,用两正交偏振态之间的DGD差分群时延来度量PMD偏振模色散。

琼斯矩阵测量步骤如下:某一固定光频率下,偏振控制器分别输出0°、45°、90°的线偏振光,进入被测光纤或器件中,偏振分析仪测量输出光偏振态,求解此频率下被测物的琼斯矩阵。改变光频率,获得不同频率下被测物的琼斯矩阵,通过分析计算求得DGD,多次改变光频率,得到DGD平均值,即PMD偏振模色散。

琼斯矩阵法操作复杂,设备成本高,但优点突出。它可以直接测量PMD以及二阶PMD系数,对输入光偏振态不敏感。测量精度高,既可测量短距离光纤、无源光器件,也可测量长距离光纤线路。