Руководство по технологии и тестированию систем WDM - Жирар А.
Скачать (прямая ссылка):
< Ax >=y?/4
•о
где < Ax > - средняя задержка PMD и среднеквадратичное отклонение автокорреляционной функции, а о - стандартное отклонение гауссовой кривой, аппроксимирующей
пик.
Рис. 4.43 Показания анализатора PMD для случая сильной связи мод, аппроксимируемое Гауссовой кривой
В случае сильного связывания мод из-за случайного характера их связывания, нормализованное значение или коэффициент дисперсии будет < Ax >/VL и измеряется в пс/м/г или пс/кмл
Точность анализа измерения в обоих случаях зависит от количества используемых точек, а значит от величины и точности возможного перемещения плеча интерферометра. Точность во втором методе анализа также зависит от возможности построения подходящей аппроксимации при наличии шума. Опыт многократных измерений пока-
ГЛАВА 4
ТЕСТИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ И ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК
зывает, что при умеренном отношении выходного сигнала/шум и при измеренной PMD 1 пс и больше, достижима точность от 5 до 10%. Но для PMD 0.1 пс и меньше эта точность может ухудшиться до 20-25%.
Полная амплитуда перемещения подвижного плеча интерферометра определяет максимально возможную измеряемую задержку PMD. На практике возможное перемещение плеча должно соответствовать величине ожидаемого значения PMD с трехкратным запасом.
Минимальная измеряемая задержка PMD определяется временем когерентности источника (его спектральной шириной) и числом пиков, наблюдаемых на интерферограмме.
PMD второго порядка (PMD2), которая описывает изменение PMD с длиной волны, тесно связана с явлением первого порядка и оценивается по следующей формуле:
PMD2 = 2пс ¦ (PMD1 )2 / X2 VJ
где PMD1 - коэффициент PMD первого порядка, с - скорость света и X - длина волны излучения.
Например, коэффициенту PMD первого порядка равному 0,5 пс/км2 будет сопутствовать эффект второго порядка с величиной около 0,15 пс/(нм-км).
Требования к интерферометрическим методам
• Измерение больших значений PMD требует больших смещений подвижного зеркала интерферометра.
• Время когерентности источника должно быть намного меньше измеряемой задержки.
Характеристики интерферометрических методов
• Измерение выполняется быстро и нечувствительно к вибрациям волокна.
• Метод пригоден для полевых условий.
• Широкий динамический диапазон.
• Чувствительность к состоянию поляризации на входе. Поляриметрические методы
Изложенные до сих пор методы измерения PMD достаточны для многих практических приложений, особенно для характеристики волокон с сильной, случайной связью мод и при умеренных задержках PMD. Чтобы охватить весь диапазон PMD в волокнах с произвольной степенью связи, потребуется более детальное исследование поляриметрических параметров передающей среды, лежащих в основе явления PMD. В настоящее время известны два таких метода: метод анализа матрицы Джонса JME и метод анализа сферы Пуанкаре PSA. Ключевые моменты обоих методов состоят в вводе определенного набора поляризованных сигналов в волокно или в другой тестируемый компонент системы WDM и в полном описании состояний поляризации сигналов на выходе. Такая информация позволяет получить спектральную зависимость соответствующих (нормализованных) векторов Стокса.
CZD—
ГЛАВА 4
ТЕСТИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ И ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК
В методе JME все входные сигналы линейно поляризованы, в то время как в первоначальном варианте метода PSA один из сигналов должен иметь круговую поляризацию. Однако в ревизованном в последнее время специалистами EXFO варианте PSA требуются те же самые три линейно поляризованных состояния на входе, что и в методе JME. В настоящее время осознан тот факт, что эти два метода эквивалентны в своей основе, и происходит процесс их слияния в один метод, который можно будет рекомендовать в качестве международного стандарта. Действительно, оба метода определяют волновую зависимость задержки DGD по одному набору исходных данных (выходные векторы Стокса).
Метод JME обычно применяют на установке, укомплектованной перестраиваемым лазерным источником, в то время как в методе PSA (в модификации EXFO) используют комбинацию широкополосного источника и интерферометра. В состав измерительной установки также входят устройство для подстройки линейного состояния поляризации, тестируемое волокно/компонент и четырехпортовый поляриметр.
Измерительная установка записывает функциональную зависимость параметров Стокса от длины волны. По параметрам Стокса можно вычислить состояние поляризации на выходе (т. е. выходные векторы Стокса) и степень поляризации как функцию длины волны.
В методе матриц Джонса измеренные вектора Стокса вначале преобразуются в вектора Джонса. Затем вычисляют зависящие от оптической частоты коэффициенты матрицы Джонса, т. е. передаточной матрицы устройства, которая описывает преобразование входных состояний поляризации в выходные. Задержки DGD окончательно вычисляют из свойств (собственные значения) матрицы, составленной из двух матриц Джонса для соседних длин волн, равноудаленных от текущей. В методе сферы Пуанкаре задержки DGD получаются в виде линейной комбинации конечных разностей, составленных по двум наборам выходных векторов Стокса на соседних длинах волн. Формально эквивалентность этих двух методов прослеживается через выражение матрицы поляризационной дисперсии (в представлении векторов Джонса) с помощью вектора поляризационной дисперсии (в представлении Стокса) В отсутствие шумов оба метода дают одинаковые результаты, рис. 4.44. При наличии шумов результаты не являются идентичными, но каждый из методов обеспечивает одинаковую точность.
