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YD／T 1588.3-2009 光缆线路性能测量方法 第3部分：链路偏振模色散.pdf琼斯矩阵本征分析（JME）； 邦加球分析（PSA）。 干涉法由于具有较强的测试条件适应性而成为链路PMD的主要测量方法。其测量原理是以偏振宽带 光源注入待测光传输链路，在输出端用干涉仪通过干涉图分析经过链路传输后的信号时延差的关系，从 而确定PMD。此测量法分为两种测量与数据处理方法，一种采用简单的干涉仪，称为TINTY，另一种修 正了TINTY中对一些测量条件的限制，称为GINTY。此方法的测试值代表了在测量波长范围内的均方 根平均值。 常规干涉分析法相对于传统干涉分析法主要的区别在于： 一不要求设定待测链路为理想的随机模耦合； 一不要求光源的光谱曲线为高斯分布； 一不要求假定链路PMD比光源自相关函数的宽度大。 干涉法的主要优点是测试速度快，设备体积小，特别适合于现场使用。 固定分析器法又称为波长扫描法，其测量原理是，当输入光偏振方向保持固定而波长变化时，输出 光场PSP方向也会发生变化，通过一固定分析器（即验偏器）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时延差的关系就可确定PMD。此方法可以在测量波长 范围内（典型几百纳米）得到一个单次测量的平均值。它仅要求一个输入偏振态，并以固定分析斯托克 斯矢量一个功率元素的轨迹变化关系。在以傅立叶变换处理这些数据时，其结果为虚拟半干涉法，其评 估结果类似于干涉法的传统分析法。 斯托克斯参数测定法可以测量窄带光谱区域的偏振模色散，它通过监测链路输出的偏振态（SOP）随 波长的变化，利用琼斯矩阵本征分析（JME）或邦加球（PS）上偏振态矢量的旋转变化来计算链路的PMD。 固定分析法与斯托克斯参数测定法在测试架空光缆时如果出现光缆振动，就会破坏测试数据，振动 会导致DGD数据变动，而提高测试速度则可以减小这一影响。干涉法由于采用宽带光源，并用干涉法来 推算时域的PMD，所以较为适用于这种测量情况。斯托克斯参数测定法在测量期间要求光源与接收机之 间进行通信与协调，所以要求在测试链路的两端之间建立辅助的通信信道，此通信信道可以是此测试链 路本身，也可以是其他通信通道。而固定分析法与干涉法的收发设备可以分离，由于它们在测试过程中 无须协调工作，所以不必建立通信信道。只是干涉法不能提供独立波长的DGD测试值，它只能针对整个 光源波长谱提供DGD均方根平均。在光缆传输链路中包含有光放大器时，则光谱范围受光放大器的工作 通带影响。而在链路中包含窄带光滤波器件（如DWDM的合波分波器）时，斯托克斯参数测定法更为有 效。 各种测量方法在不同应用场合下的适用性参见附录A。它们对短光纤和长光纤均适用。但仅限于波长 大于或等于光纤有效单模工作的波长，除传统干涉法要求待测链路为理想的随机模耦合外，其他测量法 与偏振模耦合程度无关 对由多段光纤组合的光传输链路，DGD值的随机分布近似为麦克斯韦分布函数。假定它符合理想的 麦克斯韦分布，则PMD的线性平均与均方根的关系由公式（6）表示
±/2 PMDAVG= ·PMDRMS 3元
测量应在环境温度一5℃～+30℃条件下进行。 如果测量仪表的使用说明另有规定，还应满足其规定。
JB/T 8332.1-2011 重型深孔钻镗床 第1部分：精度检验6.2光源与起偏器的公共要求
DOP=100·exp (CAAFWHM / %) 4ln2 式中： 20一光谱中心波长； 真空中光速； AT一给定的DGD值； MWHM一光谱半幅全宽度（FWHM)
DOP=100·exp (cAFWHM / 4ln2
可以使用一个连接尾纤将光信号注入到链路以及将链路信号导入到探测器中。要求在整个测试过程 中尾纤连接稳定。在整个测试期间，被测试样和尾纤所处环境温度应保持稳定，应避免对光纤和光缆施 加外部应力，其位置及其状态应保持固定，避免运动。
应使用一种装置以剔除链路光纤中的包层 光纤涂敷层也有同样的性能要求。多数情况下， 光纤涂层折射率等于或大于光纤包层折射率 就可起到包层模剥除器的作用。
要求测量波长大于或等于链路截止波长，并应采取有效办法去除高次传输模，一般一个半径30mm的 弯曲环就可以满足要求。
光探测器应工作在光强、波长和测量次数均为线性和稳定的性能区域。典型的探测系统可能包指 皮器/锁相放大器的同步探测，一个光功率计、光谱分析仪、干涉仪或一个偏振仪
需要使用一台计算机来执行仪表控制操作，以获取测试数据，并进行数据处理以获得最 7干涉法
干涉法的基本测量装置主要由宽带偏振光源与干涉分析仪两大部分组成，如图1所示。宽谱偏振光源 的输出信号Ss(v)注入到待测光纤链路中，其偏振态为3。，链路的输出信号以So(v)表示，其偏振态为s(v)： 而验偏器的传输轴为3a，以S(v)表示通过验偏器输入到干涉仪的输入信号；于涉仪输出的光功率时延函 数的交变部分则以P(T)表示。
对于传统干涉分析法，干涉图包络为交变部分的绝对值。对于常规干涉分析法，获得互相关与自相 关包络则需要一些附加计算。这些计算针对两个由双正交偏振态分析器输出的测试干涉图进行。典型的 传统干涉分析测量装置与常规干涉分析测量装置的原理图分别如图2a与图2b所示。
图2a传统于涉分析法原理框图
2b常规干涉分析法原理框图
对于传统干涉分析法，其偏振宽带光源为在相关测量波长辐射的发射管，它可以是LED或者超荧光 光源。其中心波长要包含1310nm或1550nm窗口或任何其他关心的窗口。其光谱形状类似于高斯型，发 送光不能有能够影响自相关功能的波动。光源的FWHM典型值是60nm~80nm，其光源线宽（也可称为 LED谱宽）必须清楚地由相干时间来计算，它由公式（8）决定：
常规于涉分析法对光源的光谱没有要求。
确旅器应对光源能波长池围闪
光束分离器用来将入射的一束偏振光分成两束，使其分别在干涉仪的两个臂中传播。它可以是一只 光耦合器，也可以是一只直角光束分离器。 偏振光束分离器用于由干涉仪的输出偏振信号中分离出两个相互正交的偏振态（处于在邦加球的两 对立点）。由此两个相互正交的偏振态所构成的干涉图应可以计算出独立的自相关与互相关函数，即偏 振光束分离器表现为一个偏振分波检测系统，这也意味着其他具有正交输出偏振态以获得干涉图的器件 均可使用
7.1.6.1 扰动装置与目的
偏振扰动器由可控偏振扰动器与控制器组成，并在待测链路的输入输出端各有一个，这样其输入偏 振态与验偏器的轴（输出偏振态）的差就可以在干涉仪扫描期间进行设置。可以选择多种输入/输出偏振 态以获得更完整的干涉分析包络，相对于单个输入/输出偏振态而言，就可以获得平方包络的平均。在包 含有随机模耦合的光缆链路，单次测试往往难以获得准确的链路PMD系数。相对于单个设置，多种设置 可以获得更高的测量准确度。原则上扰动处理可以遵照下述方式进行。 一输入偏振器紧接着扰动器构成一个单元，此等效偏振器的轴可以由邦加球的任意点来定义输入 偏振态； 一一扰动器紧接着验偏器构成一个等效验偏器，其轴设置在邦加球的任意点上以定义输出偏振态。 输入偏振态的一个设置与验偏器的轴组合标记为一个输入/输出偏振态。其目的在于获得平方包络的 平均，而平均要对输入/输出偏振态均匀费盖，
7.1.6.2九态穆勒设置
遵守9个特殊输入/输出偏振态的9个平方包络之和严格等效于均匀扰模平均平方包络，这9个输入 编振态为：验偏器的3个轴构成一个邦加球上的直角三面体；对于验偏器的每个偏振态，3个输入 同样构成一个邦加球上的直角三面体，
7.1.6.3均匀格点
7.1.6.4随机扰动
扫描中扰动：每次扫描时自动或人工设置扰动； 一连续扰动：当平方包络做合计时，扰动可以在扫描时进行。自动扰动被设置于在时间函数上覆 盖连续球面： 一一快速单扫描扰动：如果扰动足够快，在单次扫描中就可获得足够好的扰动平方包络。但是这要 求能够避免干涉图中直流部分与交流部分之间的串扰。
干涉法的数据分析与计算方法见附录B。仪表有计算结果的直接显示时，则直接记录测试数据。
固定分析偏振模色散测量法为频域测量法，其波长扫描部件可以置于光信号发送端，也可以置 收端，信号接收可以采用光功率检测，也可采用偏振计检测。故而其测量装置有3种表现形态， 图3a、图3b、图3c所示。
图3a采用单色仪的窄带光源固定分析偏振模色散测量装置
图3c采用偏振计的固定分析测量装置
无论是采用单色仪还是可调波长激光器，其波长扫描范围以及宽带光源的谱宽必须能够提供对指定 的波长范围内测量PMD的准确度要求。为保证测量能充分反映PMD在相应波长范围内的特性，光源的谱 宽或光谱分析仪的分辨率必须满足公式（9）要求：
式中：V=c/a为光频率，△Tmax为最大链路偏振传输时延差
固定分析法对偏振器的方位角没有要求，但在整个测试过程中必须保持恒定。在弱模耦合或偏振模 色散很小时，适当调整偏振器的方位角可以在一定程度上增加测试数据的振动幅度；在接头或连接器处 旋转光纤也可达到同样的效果。
8.2.1清洁光纤耦合端面，将光源耦合至光纤输入端；将光纤输出端耦合至检测系统。 8.2.2适当调节单色仪、光谱分析仪或可调激光器，设置光谱扫描范围与扫描步长，将指定试验波长的
8.2.1清洁光纤耦合端面，将光源耦合至光纤输人端；将光纤输出端耦合至检测系统。 8.2.2适当调节单色仪、光谱分析仪或可调激光器，设置光谱扫描范围与扫描步长，将指定试验波长的 光信号注入光纤，并将接收光功率调整到检测系统的正常接收范围。 对随机模耦合链路，光谱扫描范围必须足够宽，以满足偏振模色散测量准确度要求，一般要求在扫 描波长范围内要保证具有两个完整的数据振荡周期。其起始波长、终止波长与最小可测出的链路偏振传 输时延差的关系见公式（10）：
以光波频率表示的扫描步长与可测出的最大链路偏振传输时延差的关系用公式（11）表示：
8.2.3在用验偏器时将各测量波长点的输出光功率记录为PA(2)；移开验偏器后，重复进行测量，记录对 应的光功率Pror(2)。两种输出功率的比值用公式（12）表示：
PA(2) R(2)= Pror(2)
一种替代的方法是，在测得PA(2)后并不移开验偏器，而是将验偏器旋转90°，记录对应的光功 (2)。这时 R(2)可表示为公式 (13):
如果以偏振计作为探测元件， 化斯托克斯参数与波长的关系。这3个谱函数与接收功 率无关，并通过与R(2)的相同方法进行分析。然后用每一归一化的斯托克斯参数得到一个<△>值。 8.2.4某些情况下，可能需要进行多次重复测量，
固定分析法的数据分析与计算见附录C。仪表有计算结果的直接显示时，则直接记录测试数据。 .4结果
测量结果应给出以下内容： 中继段名称、链路标识： 测量方法与测量装置； 链路长度； PMD值（ps）和偏振模色散系数PMD.值（ps/Vkm或ps/km）； 测量波长范围和波长步长； 偏振模耦合类型； 多次测量中重复测量次数（需要时）； 试验日期、时间和操作人员； 环境温度和相对湿度。
斯托克斯参数测定法测量偏振 不同有两种基本构型，图4a所示装置常用 阵本征分析测试，图4b所示装置为另 能的应用， ，常用于邦加球分析法
图4a采用窄带光源的斯托克斯参数测定装置框图
图4b采用宽带光源的斯托克斯参数测定装置框图
本测量方法可能使用两种光源，它依赖于偏振计的类型。窄带光源（如可调波长激光器）可用于 个偏振分析仪。对有光放大的链路，窄带光源的偏振度相对于放大器在波长范围里的自发辐射造成的限 制能维持较高水平。采用高功率的宽带光源时，在偏振分析仪前应通过一个窄带滤波偏振器构成的光谱 分析仪或用傅立叶变换进行光谱分析的干涉仪，它们可以置于待测链路前，也可以置于待测链路后，滤 波器的谱宽要设置到符合计算的要求。对放大链路，宽谱光源要能够象窄带光源一样能够抵御链路对偏 振度的影响。 在这两种情况下光谱宽度都必须足够小，且要具备满足要求的偏振度。谱宽相对于选用的步长尺寸 不能太低，以避免不必要的相关干涉或其他伪噪声影响。且测量波长范围要有足够的宽度，以保证PMD 测量的准确度。 偏振调节器设置的性能应能够由3个已知的独立线性偏振态的输出功率所测量。如果输出功率的相互 偏差在3dB以内，则调节器的设置可视为合适。偏振调节器在整个波长范围内至少要在已知确定的3个偏 振态上具有控制能力（典型情况为在每个测量波长上的0°、45°和90°线偏振）
9.2.1清洁光纤 的分析仪中。 9.2.2调整偏振调节器，使3个不同偏振器插入测试光路中时所产生的光功率偏差不大于3dB。使偏振 计的接收光功率处于正常接收范围。 9.2.3选择进行测试的起始与终止波长，以及波长步长△元。△2最大允许值应满足公式（14）：
格 ATmax≤ 2c 式中： Afmax一测量波长范围内预计的最大DGD数值； 2一中心波长：
例如，最大DGD值△max与△的乘积在1550nm波长应保持不大于4ps·nm；在1300nm波长应保持 不大于2.8ps·nm。该要求保证了从一个测量波长到下一个测量波长时，输出SOP围绕邦加球上PSP轴 的旋转角度小于180°。 在不能大致预计△max的情况下，可以在测量波长范围内进行一系列的试样测量，每次测量采用与光 源谱宽和最小调谐步长相称的一对靠近的波长，将测得的最大DGD值乘以余量因子3作为△max代入上 式，计算出用于实际测量的^值。如果此波长步长太大，可再用较小波长步长重复测量，直至DGD值与 波长关系曲线形状和平均DGD值基本保持不变时，波长步长就基本符合要求。 9.2.4测量并记录每个波长的测试数据：对每个波长要依次插入每一个线偏振器，并记录输出斯托克斯 矢量H、V和Q，输出斯托克斯矢量要进行归一化。对琼斯矩阵本征分析法，应将归一斯托克斯矢量转 换为归一琼斯矢量（限制条件0<0<元）。对邦加球分析法，则可直接使用归一输出斯托克斯矢量而无需转 换
斯托克斯参数测定法的数据分析与计算见附录D。仪表有计算结果的直接显示时，则直接记录测
附录A （资料性附录） 偏振模色散测量方法在不同应用场合的适用性
由于不同的测量方法都各自具有其技术特色， 所以它们在不同测量应用场合下的表现也就存 在一些差异。将待测装置分为生产制造环节中的光纤光缆、光无源器件、架空光缆、地下光缆， 并区分为有放大器与无放大器的子系统等情况，各种测量方法的适用性见表A.1。
表A.1不同测量方法在各种测试应用场合的适用性
B.1测量数据典型示例
图B.1所示为一个传统于涉分析法测得的典型数摄
图B.1传统干涉分析法测得的典型致据曲线
PMDrMs =[V4 ]pe
传统干涉分析计算适用于任何模耦合形态的链路联合。 其PMID的确定基于互相关与自相关十涉图的 平方包络。 单个输入/输出偏振态的自相关包络用公式（B.3）表示：
Eo(t) =[P(t)+ P,(t)
单个输入/输出偏振态的互相关包络如公式（B.4）所示：
由N个不同输入/输出偏振态所测得的干涉图计算其对应的自相关与互相关包络FZ/T 54043-2011 缝纫线用涤纶长丝，并形成平方包络 依公式（B.5）计算其平均平方包络。
图B.2b常规干涉分析法得到的典型混合模耦合数据
计算两个独立样本平均平方包络的均方根宽度，具体算法参见附录E.2。此宽度的理想定义
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JB/T 6014-2011 柴油机 高压油管组件技术条件则偏振模色散的均方根值可以由下式获得：
由公式（3a）或（3b）计算偏振模色散系数