[發明專利]用于測量偏振模色散矢量的方法和裝置

有效

• 申請號: 200810242151.2
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號: CN101476975A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 劉健;周俊強;董暉;黃治家
• 申請（專利權）人: 深圳市杰普特電子技術有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01J4/00
• 代理公司: 深圳創友專利商標代理有限公司
• 代理人: 江耀純

【技術領域】

本發明涉及光纖器件或系統的偏振模色散(PMD)矢量的測試，明確的說，涉及一種用于測量偏振模色散矢量的方法和裝置。

【背景技術】

隨著長距離全光網絡的發展，光纖通訊系統變得越來越復雜并使用了大量的器件和設備。因此，準確快速的測量光纖器件和設備(DUT)的特性變得越來越重要。

這種系統主要有兩大類特性：偏振相關和偏振無關特性。偏振相關特性包括偏振相關損耗或增益(PDL/G)，雙折射和去偏效應。偏振無關特性包括色散、散射、損耗等。隨著光纖通訊系統向著高速、寬帶寬方向快速發展，由雙折射引起的偏振模色散(PMD)對系統的影響越來越大。尤其是對現在逐漸走向前臺的40Gbit/s的系統，這種影響主要體現在脈沖展寬，信號變形以及對系統信噪比產生隨機影響從而導致系統容限下降。因此，PMD的快速精確測量對在生產時控制器件和儀器的PMD以及光纖通訊系統中的PMD補償都有重要的意義。

PMD的研究始于上世紀70年代相干廣通訊系統中對輸出偏振態(SOP)的鎖定。在1986年，C.D.Poole和R.E.Wagner提出了偏振主態(PSP)模型來描述偏振態在光纖中的演化從而引出了PMD的模型。他們進而在1988年提出了用主態測量偏振模色散矢量的方法，但是這個方法只適用于沒有偏振相關損耗的系統。此外，邦加球(Poincarésphere)法，米勒矩陣法(Mueller?Matrix?Method，MMM)也都只適用待測系統沒有偏振相關損耗的情況。

當待測系統含有偏振相關損耗或增益時，PMD矢量變得比較復雜，主要有兩類方法來進行測量：基于差分的方法和基于傳輸矩陣的方法。第一類方法包括復平面法(Complex?Plane?Method)和擴展邦加球法(GeneralizedPoincaréSphere?Method)。這類方法測量結果信噪比比較差。第二類包括瓊斯矩陣特征值分析法(Jones?Matrix?Eigenanalysis，JME)，擴展米勒矩陣法(Generalized?Mueller?Matrix?Method，GMMM)等。JME具有較高的信噪比，已經成為PMD測量的基準試驗方法，但其測量結果僅是PMD矢量的大小，即差分群時延(Differential?Group?Delay，DGD)。擴展米勒矩陣法對傳統的米勒矩陣法PMD矢量的測量進行了擴展，使其適用于存在偏振相關損耗的情況。這類方法測量結果的信噪比較高。

在實際測量中，上述兩類方法要求進行波長掃描并在每一波長下取得幾個特定輸入SOP所對應的輸出SOP。在測量時可以采用兩種方式：

第一種是先設定一個指定的輸入SOP再進行波長掃描，然后再指定另一個所需SOP并進行波長掃描。重復類似測量直到完成在所有SOP下的波長掃描。這種測量方式可以獲得SOP在不同波長下的一致性但對可調光源波長調節的重復性提出很高的要求。光源的波長調節誤差會引起輸出SOP的旋轉從而導致測量結果錯誤，特別是在PMD比較大的情況下。光源波長調節誤差包含絕對波長誤差和波長重復性誤差。絕對波長誤差是指光源設定波長和實際輸出波長之間的最大差別。這會引起波長調節步長的誤差從而影響PMD測量結果。通過在測量中用波長計測量工作波長可以解決這個問題。波長重復性是指不同波長設定和調節中的隨機不確定性引入的誤差。因為隨機性，所引入的誤差很難克服。此外，因為光源波長調節速度通常比較慢(幾百毫秒到幾秒量級)，所以這種方式更容易受到環境影響。由于前述的第一類測量方法需要對波長的差分運算，這就需要波長調節非常精確，因而這種方式對第一類測量方法的精度的影響很大。

第二種方式是先設定波長，然后調整SOP。因為只需要一次掃描波長，因而可避免波長重復性誤差。但測量要求在不同的波長下具有相同的一組輸入SOP，這就需要使用偏振控制器(PC)來調節輸入SOP并用在線偏振分析儀測量檢測調節過程直到調節到所需SOP。因為SOP的測量誤差會導致輸入SOP在不同波長下不一致，最終也會增加PMD測量的誤差。當然，使用市場上的偏振狀態發生儀代替PC和偏振分析儀。雖然測量速度可以提高，但SOP的不一致還是不能避免。

其它的一些PMD測量方法如固定分析法(FA)，傳統干涉法(TINTY)及擴展干涉法(GINTY)因不能給出PMD矢量，從而難以適用于PMD補償的要求。

【發明內容】