Руководство по технологии и тестированию систем WDM - Жирар А.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 4.40 Зависимость амплитуды сигнала источника от длины волны
Методы отличаются способом обработки полученной информации. В первом - производят подсчет экстремальных значений в заданном волновом диапазоне и с помощью математических формул получают значение PMD. Во второй методе выполняют преобразование Фурье сканированной последовательности интенсивностей и извлекают параметр PMD (среднеквадратичное отклонение аппроксимирующей гауссовой кривой разложения Фурье).
Этим методам присущ ряд ограничений:
• Измерение больших значений PMD требует очень малых приращений по длине волны и высокого разрешения.
• Увеличение волнового разрешения уменьшает динамический диапазон.
• Чтобы получить надежные данные, на выходе необходимо наблюдать по меньшей мере одно полное колебание, поэтому диапазон изменения длин волн должен быть достаточно велик.
• Подсчет числа колебаний может быть чувствителен к шуму и часто зависит от способа определения.
• Степень когерентности источника должна быть намного больше, чем групповая задержка поляризационных мод.
• Измерение в обоих случаях чувствительно к вибрациям волокна и занимает много времени.
• Оба метода чувствительны к состоянию начальной поляризации. Интерферометрические методы
PMD можно измерять, используя широкополосный поляризованный источник и анализируя прошедшее через тестируемое волокно излучение интерферометром Майкельсо-на, рис. 4.41 .
Источник выбирают таким образом, чтобы центральная длина волны подходила для измерения (для современных DWDM систем это 1550 нм), а время когерентности было намного меньше задержки PMD тестируемого волокна. В интерферометрическом методе значение PMD получают непосредственно на графике автокорреляционной функции сигнала источника с этим же сигналом, задержанным переменным плечом интерферометра. Предполагается, что спектр источника имеет приблизительно гауссову форму без заметной ряби. Выполнение этого условия следует проверять при выборе источника с помощью анализатора OSA.
ГЛАВА 4
ТЕСТИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ И ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК
Источник
Неподвижное зеркало
Поляризатор Волокно
А SlSlSL
,//////л
Поляризованный светодиод
Вход
О-
Перемещаемое зеркало
Детектор
Рис. 4.41 Измерение PMD с использованием поляризованного сигнала и интерферометра
Необходимое условие - время когерентности источника много меньше задержки PMD - проверяют по интерферограмме. По обе стороны от главного пика автокорреляции должны присутствовать, по крайней мере, два максимума и оба используются при подборе параметров гауссовых кривых.
Поляризация источника обеспечивается во всем спектральном диапазоне отдельным поляризатором, который можно включить в модуль источника. Приемник должен иметь соответствующие значения отношения сигнал/шум и динамического диапазона, чтобы охватить все возможные условия измерения, в том числе и ручную регулировку. Тестируемое волокно подготавливают соответствующим образом, закрепляя его в недеформированном состоянии. Так как измерение проводится довольно быстро, то температурный контроль обычно не нужен.
Измерению тестируемого волокна обычно предшествует измерение источника. Поляризованный источник напрямую подсоединяют к интерферометру и убеждаются в наличии единственного, гладкого, приближенно симметричного автокорреляционного пика. После этого можно выполнить "калибровочное" измерение на эмуляторе PMD -фиксированном, либо переменном. Эмулятор тщательно подготавливают, чтобы обеспечить фиксированное значение PMD или требуемый набор значений.
После предварительной проверки и "калибровки" приступают к измерению самого волокна, обычно при нескольких различных входных состояниях поляризации (некоторые из них будут сильнее привязаны к главным осям тестируемого волокна). Если требуется проследить температурную зависимость, то чтобы обнаружить значимые изменения, рекомендуется изменять температуру с шагом не менее 5°C.
PMD можно вычислить из получившийся интерферограммы двумя способами. Первый способ зависит от степени связывания мод в тестируемом волокне. Эта связь бывает пренебрежимо мала в коротких или в специально изготовленных волокнах. Если это так, то на интерферограмме наблюдают сильный центральный пик (автокорреляция источника) и два соседних, симметрично расположенных пика-спутника, удаленных от центрального на величину групповой задержки в волокне, рис. 4.42. Таким образом, значение PMD определяется этим смещением или половиной полного расстояния между пиками-спутниками. Найденную величину обычно приводят к единичной длине волокна делением на длину тестируемого образца. Полученный коэффициент PMD
ГЛАВА 4
ТЕСТИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ И ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК
измеряется в единицах пс/м или пс/км. Линейная зависимость PMD от длины волокна в случае слабой связи мод объясняется тем, что в волокне фактически распространяются только две моды: быстрая и медленная, обменом энергией между которыми можно пренебречь.
Рис. 4.42 Показания анализатора PMD для случая слабой связи мод
Значительное и случайное связывание мод в тестируемом волокне размывает соседние пики, и для определения PMD потребуется дополнительный анализ. Второй момент (среднеквадратичное отклонение) автокорреляционной функции выражается через наблюдаемые величины следующим образом (рис. 4.43):
