光纤偏振模色散的测试方法

偏振模色散具有随机性，在DWDM系统中，造成偏振和引起偏振模色散的因素很多，示意图如图4所示：

图4 引起偏振和偏振模色散的因素
下面是偏振模色散和偏振相关损耗(Polarization Dependent Loss，简称PDL)的测试方法：
偏振模色散PMD是指在一定时间内一定波长范围内或在指定波长上某时间窗口上的平均时延，与时间相对无关，具有确定性。PMD的测试方法主要有琼斯矩阵特征分析法、干涉测量方法和波长扫描法等。

1、琼斯矩阵特征分析法的测试原理和步骤如下：
测试的配置包括可调谐光源（Tunable Laser Source,简称TLS）、被测器件（Device Under Test，简称DUT）、偏振器和偏振计等。如图5所示。

图5 琼斯矩阵分析法的测量配置和步骤

从琼斯矩阵Jc数据中可以提取PMD和PDL等参数。由于一般运营商关注的PMDl
是指在特定波长ln上一段时间内的平均微分群时延（Differential Group Delay,简称DGD），而测量值PMDl是在某个波长范围内特定时间t0的平均DGD。理论计算如下：

理论计算和实验测试的结果表明，时间平均值PMDt与波长平均值PMDl相等。这也是PMD测量方法的基础，所有测试都是基于能够快速测试PMDl从而确定PMD值的。
琼斯矩阵特征分析法的特点是：测量精度较高，最小可测量的PMD可达0.005ps，但测试速度较慢，且与波长相关，测试过程中光纤必须固定，不许移动；该测试方法在实验室测试器件的PMD将是首选；同时也适合工程上光纤PMD测试的现场应用。

2、干涉测量方法的原理和步骤如下，如图6所示。

图6 干涉测量的配置图
干涉测量方法的特点是：测量精度较低，最小可测量PMD达0.03ps，但测试速度较快，且与
波长无关，测试过程中光纤允许移动。由于测试精度较低，该测试方法不适合实验室使用；但由于设备简便易用，体积、成本和信息内容小，适合作为现场仪器使用，在工程现场测试光纤的PMD将是首选。

3、PMD测试的其他方法还有邦加半球方法。该测试方法的特点是能够直观地反映偏振态和测试PMD参数，可以用于科学研究分析。
由于偏振光的电场强度可分解为Ex，Ey两个分量，其瞬时值为
Ex=Ex0Cos(wt+fx)
Ey=Ey0Cos(wt+fy)
两分量的幅度比R＝Ey0/Ex0，相位差f=fy-fx。根据R、f的不同可得到线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光。偏振光偏振态的全部信息包含在R、f中。R有时用另一参数d表示，d＝arctanR。
椭圆偏振是最一般的形式，它说明电场强度矢量端点描绘出一个椭圆，如图7所示。

图7 光的偏振状态图解
可以采用邦加球法（Poincare）来直观地、动态适时地显示偏振态，跟踪和计算偏振模色散变化值。由于邦加球采用了归一化测量方法，因此可以用两个参数来描述偏振椭圆：方位角q和椭率角e。如图8所示。

图8 邦加球法（Poincare）表示的偏振状态
邦加球法的配置与琼斯矩阵特征分析法的测量配置相同。采用调谐波长作为光源，偏振状态将在邦加半球上描出一个弧形角，偏振模色散值与这个角成正比。