单偏振单模光纤

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。

第23卷　第6期2002年 应用光学 V ol.23　N o.62002文章编号:1002-2082(2002)06-0029-03单模光纤偏振特性的测试张玲芬(宁波大学理学院物理系,浙江宁波315211)摘　要:　叙述测量单模光纤偏振特性的基本原理,介绍单模光纤的偏振度P,位相差∆及保偏光纤的拍长L p的测量方法。

关键词:　单模光纤;偏振特性;测量原理中图分类号:TN253-34 文献标识码:A引言近年来,随着光纤技术的发展,光纤应用领域在不断扩大,单模光纤正越来越广泛地应用于通信、传感技术和集成光学等科技领域。

模H E11x和H E11y(其电场各沿x,y方向),因而单模光纤中实际传输着两个模式。

在理想光纤中,光纤的横截面形状及折射率分布是均匀对称的,H E11x模与H E11y模的传播常数相等(Βx=Βx),这两个模式是完全简并的,它们沿光纤传播时彼此同相,总的偏振态保持不变。

但实际光纤总带有某种程度的不完善,例如纤芯几何形状的椭圆形变,光纤内部的残余应力,光纤的变曲、扭转等引起的折射率各向异性都将使H E xx x和H E11y模的简并受到破坏,传播常数Βx和Βy不再相等,使光波的偏振态沿光纤的传播长度而变化。

保偏光纤则是在光纤的横截面上人为地引入几何各向异性,使得单模光纤中的H E11x模与H E11y模的耦合最小,因而在光纤中传输的线偏振光会在很长一段距离上基本不变,从而实现其保偏性能。

单模光纤不论是用于传输还是用作器件,都必须了解它的偏振特性。

我们建立的一套实验系统可对单模光纤的偏振度、位相差和保偏光纤的拍长进行精确测量。

该实验系统仪器先进,测量准确度高。

1　基本原理设单模光纤的双折射轴为ox和oy,电场振幅为E0的入射线偏振光与ox轴成Υ角(输入偏振角)对单模光纤进行激励。

在两个双折射轴上,对应分量的电场振幅为a x=E0co sΥ(H E11x模)a y=E0sinΥ(H E11y模)H E11x模和H E11y模在输入端的位相是相同的,在光纤中任意点z处,两模之间的位相差为∆=(Βy-Βx)z随z而变,故偏振状态也随坐标z变化,一般为椭圆偏振光。

单模单偏振光纤的拍长单模单偏振光纤的拍长，乍一听可能让人感觉很复杂，甚至有点儿“高大上”。

但是呢，别怕，今天我们就来聊一聊这事儿，把它讲得轻松、明了，让你从中一笑而过。

其实吧，光纤这东西，它就像是你家里的水管，只不过它不是输送水，而是传输光信号。

别看它纤细，功能可大着呢！尤其是“单模单偏振”这两个词，听起来像是啥高科技的黑科技，其实它们的意思也没你想象的那么复杂。

先说说单模光纤。

顾名思义，它是只能让一条光波在里面跑的光纤。

你就想象一条很细的隧道，光线只允许从一条路径里过去，像是专门为一个小精灵开的小路，没法让一堆人乱窜。

这个特点让它能够传输更远、更清晰的信号。

而“单偏振”呢？简单来说就是光的振动方向只有一种，就好比你每天走路只能直着走，不能斜着走。

这样一来，光信号就可以保持一致，减少了信号的干扰和损耗。

所以，单模单偏振光纤的作用可大了，想要远距离、高质量的通信，它是首选！嗯，别急，接下来我们就来聊聊它的拍长，听起来好像特别神秘对吧？其实拍长就是指光纤内波长之间的距离，也就是光的传播过程中的一个“周期性”变化，形象点说，就是光信号在光纤内传输时的“波动规律”。

这个拍长呢，和光的频率、光纤的材料等因素有关系，但最重要的，是它和光纤的核心大小、结构、传输模式都紧密相关。

咱们现在用的这类单模单偏振光纤，拍长的影响可是非常大的。

如果拍长过短，那光信号就容易发生干扰，像是很多小波浪撞在一起，搞得你根本听不清楚声音。

要是拍长过长，信号又会衰减，传得越来越弱，甚至有点像是远远看见的灯光，虽然亮，但越来越模糊。

所以，拍长的控制，就显得尤为重要了。

拍长不是固定的，它会随着不同的工作条件、不同的设计而变化。

在实际应用中，我们通常会根据光纤的工作环境来进行优化。

你想啊，咱们平时用的手机，打个电话也好，看个视频也罢，背后其实就是靠这些光纤在传递着信息。

如果拍长控制得好，信号传输就更稳定，效果更好；反之，网络质量就会受影响。