专利名称：适用于生产环境中测量偏振模色散的系统和方法
技术领域：
本发明要求享有1999年3月31日提交的美国临时申请No.60/127,107的权益。
2、技术背景光纤是长距离电信系统良好的传输介质，因为它具有很大的带宽(即数据装载能力)、良好的抗噪声干扰性能和相对低的成本。二氧化硅光纤中的衰减已降低到如此的低，使得传送数据在几百公里上而无须放大器和转发器。在相对短距离上光纤通信系统的数据载送能力，很大程度上由发射机和接收机中所使用的电子装置和光电子器件的速度所支配。当前大多数先进的市场上可获得的光学接收机和发射机限于10Gb/s，尽管有望达到40Gb/s。
但是，长距离的电信系统中，各种色散限制着有用的带宽。较大截面的圆柱光纤可传送若干种呈不同空间功率分布的波导模式。基本模式和高阶模式之间的传播速度由于被称为模色散的影响而有不同。发射机传送到光纤上的光信号一般包含光纤所支持的全部模式的分布。由于模色散，在通过一长段光纤之后，不同模式将以稍有不同的时间到达接收机。传输速率受到沿传输长度累积的色散所限制。
为避免模色散，长距传输的最先进光纤通信系统有赖于单模光纤。在具有纤芯和包层的简单光纤的情况下，单模光纤的纤芯是如此之小，加之纤芯和包层间的不同折射率使得该光纤只支持基本模式。所有高阶模式很快衰减在长距电信的距离上。对于成型光纤或具有多包层光纤的说明将更复杂，但如何制造和测试单模光纤是大家熟知的。
圆对称单模光纤事实上支持两种基本模式，对应于最低阶模式的两种偏振状态。为较好的近似，这两种最低阶模式在光纤面圆形几何尺寸中简并并具有相同的传播速度，因此没有偏振有关的色散。但如后所说明的，在真实光纤中会出现偏振有关的色散。
在过去，单模光纤的长距离上高比特率传输受到色散(或表征为群速色散)的限制。装入光载波信号的数据信号使得光信号具有有限的带宽，不管认为是由脉冲信号的谱分解或是由模拟信号的数据带宽所产生的。光信号的传输速度或传输常数一般主要依赖于纤芯的折率且随光频率而变。结果光信号的不同频率分量以不同的时间到达接收机。通过接近零色散波长(对二氧化硅约为1300nm)来工作或用补偿色散的其他方法可使色散最小。
尽管是圆对称设计的，真实光纤一般是双折射的。这意味着两个最低阶轴模并不简并，任何点上光纤可表征为具有快轴和慢轴。以其电场矢量分别对准光纤的快轴和慢轴通过光纤的两种模式将相对较快或较慢地传播。结果通过光纤的信号的群速是光信号偏振状态的函数。双折射可由内部或外部源产生。光纤拉制时会稍有物理上的非圆度。光纤会被安置成有弯曲、侧负荷、各向异性应力或扭曲施加于其上。由于两个模式的耦合也因光纤扭曲、弯曲或其他原因而产生，故双折射相互作用是复杂的。耦合使能量在正交模式间传送。但是即使有模式耦合，群延迟继续扩大，导致显著的偏振模式延迟或偏振模色散(PMD)。模式耦合的原因并不完全了解，但通过随机产生模式耦合位置的统计模型以这些位置之间的平均距离(模式耦合长度)来建模，平均距离一般设在5m和100m之间。正确的模式耦合长度取决于光纤配置，且通常不是本征光纤双折射的特性。
据估计在10Gb/s以上时，偏振模式色散对光纤位速率的限制要大于其他色散。还由于引入复合的二阶失真和信号衰落，偏振模式色散也使有线电视(CATV)系统降低性能。
某些光纤生产商拉制光纤时加上小的连续的扭曲，从而生产上的各向异性使快和慢模式总是不对准传播模式。由此两模式间的传播延迟的差异被缩小，得到减小了的PMD。在长距离上减小净PMD的进一步技术是周期性地反转生产中的扭曲方向。
过去，偏振模式色散已处理为需要统计说明的时间有关的量。对低张力绕在大直径卷轴上的长度长的(1km或以上)光纤已作了PMD测量。较大张力地绕在较小船形卷轴(shipping spool)上而引入弯曲和应力影响着双折射和模式耦合，从而影响所遭受的平均PMD。然而，建立这种测试需要时间和资源。而且从船形卷轴或生产线上切下1km光纤段在其他方面也不能采用，测试1km光纤的损耗，对于标准25km卷轴来说它是4％的损耗。
因此，需要测试在实际环境中预期遭受的偏振模式色散的影响，而不须去测试长度长的光纤。还需要以正确和确定的方式测试偏振模式色散的影响。
本发明的一个方面中，使用一个或以上非相干光源，结合光学带通滤光器，对安排用来测量光纤中双折射的偏振计提供光。偏振计最好通过测量偏振模式延迟或色散来测量光纤如何影响通过它的光的偏振状态。
可将可见激光切换进入光纤以进行视觉对准。波长与非相干光源可比拟的激光也可切换进入光纤并进行电子方式检测来完成对准。光学开关可定位于在测光纤的输出处以交替地切换光到达偏振计和对准检测器，而不影响偏振模式色散的测量。
可以使光纤沿其长度受到所选的的扭曲量。所测得的与扭曲有关的偏振模式色散可用来确定光纤的几种光学特性。在测试期间也可使光纤受到所选的负载或其他应力。
对短长度光纤测得的偏振模式色散的值可凭经验转换到较长光纤的值，而偏振模式耦合长度处于该两种长度之间。可使用该转换来测量模式耦合长度。
图2为光纤的差分群延迟的扭曲关系曲残。
图3为偏振模式色散的短长度与长长度之间的转换曲线。
图4为负载单元的轴向截面图。
较佳实施例的详细说明本发明使在短长度光纤上能用改进的测量系统进行偏振模式色散的测量。光纤长度一般保持1m左右，这通常短于在其上模式由环境影响随机混合的长度即模式耦合长度。该短长度值能转换到长度长得多的光纤上，从而预告它们在该方面的性能。
基本的琼斯矩阵测量技术中，在ω1和ωn之间的一段频率上测量两正交偏振模式之间的差分群延迟Δτn。在这里所述的正常情况下，只是感兴趣的宽波段内的两个端频ωn-1和ωn需加以测量，例如波长1300nm和1500nm。微分群延迟Δτn是从两个频率中每一个测得的琼斯矩阵T中得到的。琼斯矩阵T是一可能具有复数元的2H2矩阵，表示为两元矢量，显示出两个正交输入信号的偏振状态与通过某些被测光学元件后的输出信号对应的偏振状态的关系。
图1示出用于测量琼斯矩阵的光学测量线路的例子。在测光纤(FUT)10具有约1m长度，以直线状置于工作台上。由4H1光开关16选择性地将两个窄带光源12、14切换到单模输入光纤18。第一透镜20准直输入光纤的光使通过可控偏振器22。第二透镜24将输入光纤18的偏振光导入FUT10的输入端。用一个聚焦在两条光纤18、20上的透镜可去掉透镜20、24中的一个。FUT10的输出光通过1H2光开关26被切换到单模输出光纤28，单模光纤28输入到偏振器或偏振计30(如HP公司的HP8509B)。1H2开关26的两侧上的光纤称作输出光纤28。
偏振计测量检测到信号的偏振状态，它可以表征为邦加(Poincare)球上的一点。邦加球的赤道代表线偏振，两极代表两个圆偏振，其间的表面代表椭圆偏振。对每个光频率，偏振器22被设到三个不同角位置，或在光路中插入三个不同地对准的偏振器22，以产生进入FUT10的已知线偏振状态的序列组。偏振分析器30测量合成的复合输出偏振状态矢量，它们可表示为h、u和q。通用的角度组是01，601和1201，尽管可容易地替代为01，451和901。
根据这六个偏振状态，可由现在要说明的方法计算琼斯矩阵到相乘常数的范围之内。从测量的状态矢量的x和y值计算三种测得的状态的复数比值组k1＝hx/hy；k2＝vx/vy；k3＝qx/qy；k4＝(k3-k2)/(k1-k3)。由T=β[kk4...k2k4...1]]]>给出传输琼斯矩阵T到复标量乘数β的范围内。由于这是一种本征值分析，标量常数如β并不重要。线性输入偏振器22较为可取，但要求某些类型偏振器以设置输入偏振状态，同时偏振计30测量输出偏振状态。
所示的偏振分析器30包括可在发出1310nm和1550nm激光的两个法布里一珀罗激光器之间选择的光输出。这一激光源可通过4H1开关16转接到FUT10。但如下所述，期望其他光源用作原理测量。两个光开关16、26可用市场上可获得的开关来实施，例如那种基于机械方工移动光纤的开关，可选择地将一个端口连接到几个其他端口中的任一个。
在两个频率上测得的琼斯矩阵用来计算矩阵积T(ωn)T-1(ωn-1)，它们本身是2H2矩阵，其中T-1表示逆矩阵，TT-1＝1，其中1是可对角化的单位矩阵。接着计算差分群延迟Δτn=|Arg(ρ1/ρ2)ωn-ωn-1|]]>其中ρ1和ρ2是矩阵积T(ωn)T-1(ωn-1)的复本征值，Arg表示幅角函数Arg(Aeiθ)＝θ本征值是矩阵积T(ωn)T-1(ωn-1)的对角化形式的两个对角元，其中用本征分析技术实施对角化是量子力学和光学中众所周知的。
DGD(差分群延迟)Δτn是波长在测量的波长范围内光纤双折射或偏振模式色散的一种量度，并对光纤的测量长度归一化。
实际上，为消除输出光纤20和输出光路中有关组件的影响，偏振器22和偏振分析器30之间的光路分成两部分通过具有光纤琼斯矩阵F的FUT10的光路，和具有残留琼斯矩阵R的输出光路。一种测量是对包括FUT10和输出光纤20两者的全部光路由琼斯矩阵M完成。然后移去FUT10，并将偏振器22和有关光学部件20、24置于对应于FUT10的输出端的点处。对输出光纤28和输出光路内其他部分测量残留琼斯矩阵R。然后根据矩阵积。
F1F-12＝R-11M1M-12R2单独对FUT10计算本征值ρ1ρ2。这一技术归功于能以至少50H10-18秒的分辨率测量小于12H10-15秒的差分群延迟。
图1的测量线路在几个方面得到改进。使用发光二极管(LED)作为光源12、14，代替偏振分析器30内的传统激光器。可用发射两种波长例如1310nm和1550nm的商用LED。LED12、14的输出由于不是激光而有相对宽的光谱，各自用光学带通滤光器40、42加以滤光，例如使用3dB谱宽度为约10nm、中心接近各LED12、14的输出峰值的介质簿膜干涉滤光器。可以用其他非相干光源。如能在两个波长发出足够的光，则可用单个光源。LED12、14和带通滤光器40、42的组合减小了相干噪声。在FUT12和输出光纤20之间的、两条光纤具有两个由小间隙隔开的平面以减小反射的对接接点上，出现相干噪声。激光具有约30cm的相干长度。结果间隙中相干信号的多重反射引起相长或相消干涉，产生噪声。
对于产生相干长度小于约200μm(是系统中最小气隙的两倍)的光的非相干光源，光在多重反射时不产生显著的干涉。用LED12、14代替偏振分析器30的光源较为可取。LED不产生激光，故有很短的相干长度。它们确实有相对较宽的发射波长，但带通滤光器40、42减小带宽到可接受的值，使能作正确的偏振测量，但带通滤光器40、42的通带不能太窄而引起相干噪声。
降低相干噪声的另一方法是以与输出光纤28的输入水平面角度至少约差11的角度来裂开FUT10的输出端。光不可能在这种变化的间隙中谐振。较好的是FUT10垂直地裂开，而输出光纤28的输入端裂开约11，如图1的斜线所示。
在光纤的输出端处，在FUT10的任一端处以及在输出光纤20的输入端处不同光纤的对准和测量输出光路的琼斯矩阵R所需要的对准由未图示的平动平台来实施。输出光纤28应刚性地保持，使在测量之间不引入可变的偏振模式色散。通常在保持于工作台之后的粗略对准可借助将可见激光的输出通过4H1光开关16转接到FUT10，或当残留测量期间转接到输出光纤28来实现。可见光在红外单模光纤10、18、28中以相对高的损耗传播，并引起光纤发光，用视觉观察发光或输出光来初始对准。与偏振器30中激光源的激光相比，LED12、14输出光的光强度相对较低。对于精细对准，4H1开关16和1H2开关26将偏振分析器的激光源的光(它具有光纤中的单模波长)接到光功率检测器46，并调整平台使检测器46的信号最大。已观察到1H2光开关26对偏振模式色散的贡献保持相对稳定，故一旦顾及残留矩阵R，就不会干涉FUT10的测量琼斯矩阵F。当然可能将检测器46并入偏振分析器30中，后者已经包含至少一个检测器。
偏振分析器30中的激光源也可用来检测相位混淆。这一影响的发生是由于这样的事实，即测得的值本质上是转换到邦加球上的相位角，且这些相位角模糊到1801的因子范围内。为检测可能的混淆，使用分析器激光源或另一个其波长与LED12、14稍有不同的激光源来测量另一琼斯矩阵。如果与波长有关的三个DGD值差不多是恒定的，则测量可能是有效，如果中间波长的值不同，则很可能由于混淆故所测的偏振模式色散被人为地降低。
相当于图1的另一装置包括，利用转动的半波片的偏振计(如新泽西州Thor实验室的PA430型)代替HP偏振分析器。光纤28的输入端和偏振计均置于横向移动的平台上。光纤28直接连接到光功率计46而无须插入开关26。借助于在FUT10的输出端定位光纤28的平台，在FUT的两端上调整平台，在功率计46的协助下对准FUT10。然后横向平台移动偏振计使紧密地面对FUT10的输出，并在其间留有空间。然后如上所述完成DGD测量。该装置提供更好的稳定性并不需顾及残留矩阵R。另一类型的偏振计也可用，例如使用光学时间域反射计测量术的那一种。
研究光纤扭曲的影响可将FUT10的一端装到可绕FUT10纵轴旋转的扭曲单元50上。FUT10的另一端用未图示的夹具夹住使不扭动。由于FUT10的长度短并选得小于模式混合长度，可以确定引入扭曲对偏振模式色散的影响，并通过具有最小模式混合影响的光弹性效应加以预测。
必须将扭曲单元50设计得使作用于光纤的各向异性力为最小，因为它将施加其本身的双折射。一种原型设计包含两个圆柱形夹子，紧夹光纤。夹具紧夹离开约2cm的夹子，紧得当转动时足使圆周上保持光纤，但要缓和得不在光纤中引入额外的双折射。一个这种附于光纤一端的夹具被固定，同时另一个这种附于光纤另一端的夹具装到转台上，转台可转动例如每个方向上转5圈。
可使用扭曲单元50作不同用途。它可测量光纤中留存的扭曲影响和当卷绕时发生的扭曲影响。以前想做到这一点得用100m长的光纤。如果FUT10的安装无意地引入扭曲(在生产环境中经常发生)，能用作对准工具。正如在我们的讨论中会明白，它能用来分开扭曲引起的双折射与光纤固有的双折射，有时报告作为差拍长度。
据信与零扭曲有关且在短光纤上测得的PMD是长光纤的最佳PMD预测值。通过采用引入的或存在于短长度未旋光纤(在光纤拉制过程中没有显著扭曲的光纤)偏振模式色散Δτ扭曲的模型，可在生产的和实验中引入的扭曲两方面得到低扭曲区中的净零扭曲值，作为扭曲角θ的函数 其中△τ0是净零扭曲DGD值，θ0是扭曲偏移角，Δβ是光纤的固有双折射，它与差拍长度LB成反比。测得的偏振模式色散作为所加扭曲函数的例子如图2的曲线所示，其中一转是扭曲的3601。实验数据用黑圆点标出。按照对应于差拍长度L＝9.75m的两个参数Δτ0(曲线60的峰值)和固有双折射Δk，该数据已经用上述方程拟合曲线60。然而假使有效引入的扭曲为实际机械扭曲的0.92，其中的差异是由反向光弹性效应引起的。由拟合于上述方程的曲线提供的内插提供了净零扭曲偏振模式色散Δτ0的更正确的值。
在该曲线中，实验引入或另外存在的扭曲偏移θ0已被调准。内部扭曲可由操作器引入，其值在0.75转/m并非异常。光纤卷绕操作会扭曲光纤，且该扭曲不由操作器反转。一般其值在0.3转/m。光纤生产会无意地引入纯单向旋转。通常光纤生产中用旋转摆动(先顺时针然后逆时针)其摆幅为3转/m以至净单向旋转为0.1转/m并不是不正常。旋转区别于扭曲在于对在拉制过程中引入的旋转不存在恢复的光弹性力。
为计及在确定光纤的固有双折射中引入的扭曲，可遵照下面的程序。在完成上述的强度调准之后，应对若干个扭曲值测量偏振模式色散。每次测量之间再对准FUT10的输入侧以补偿任何的转动偏移。用偏振分析器测量时所出现偏振模式色散最大值的扭角θ就作为净零扭曲位置θ0。并非不寻常的是扭曲901有待补偿，而且至少其部分相信是光纤安装期间引入的。按照图2所示的关系，使用偏振模式色散的初始测量值一般导至太低的值。
当然能理解可容易地自动实现偏振模式测试和扭曲实验所需的重复测量。而且，扭曲方程可推广至未知的角度偏移θ0，以组合扭曲调准和扭曲数据的产生。还可理解残留偏振模式色散即残留琼斯矩阵R并不需要经常测试，因为假设用于FUT10的光纤是独立的。
由上述方程和图2中实验观察所预报的扭曲关系假设光弹性效应相对地小，从而在光纤中扭曲不产生显著的应力。另一种表达是假设固有双折射比光弹性效应来得大。结合应力效应的该方程的更完整形式如下给出 其中g为光弹性常数，gN为它对频率的导数Mg/Mω。Δτ的任何负值应改变为正值。这一方程还采取关系Δβ.ωΔτ0的优点。当角θ的单位为弧度/m，Δτ为S/m以及ω为弧度/s时，二氧化硅的典型值为g.0.14，gN.1.036×10-17。对于很小值的固有双折射Δk，观察到的扭曲关系，Δτ扭曲为以低值开始，并在正和负差角值两种情况下随扭曲差角(θ-θ0)单调地增大。对于低固有双折射的光纤不能测量其非扭曲DGD，可根据两边上的较大斜率值计算零扭曲DGD。在中等范围的固有双折射和光弹性效应情况中，图2的峰值被陡峭的上升尾部所包围。
对短长度光纤即显著地短于模式耦合长度的光纤所测的偏振模式色散，需要与其中未测量的模式耦合具有显著影响的长光纤的值作某种方式的联系。可用经验得出的转换来完成这种联系。例如按照上述的常规过程，对1km长的光纤测试偏振模式色散。在某些预定的温度、光线卷轴直径、对卷轴上光纤的张力以及光纤被嵌入其中的光缆类型的条件组下完成长光纤的测量。从1km光纤的一端(或在重复测量时从其两端)或从同一卷上切下1m长光纤，按上述本发明的方法测试该短光纤的偏振模式色散。虽然可在不对扭曲调零情况下完成转换，但较好的是通过扭曲调准消除任何生产期间引入在旋转上的扭曲。接着将测得的短长度偏振模式色散系数Δt短与测得的长长度色散系数Δt长配对。实际上，短长度DGD归一化到被测光纤的长度，而长长度DGD归一化到光纤长度的方根，因为它们是在两个领域中观察到差分时延迟的关系。对每一转换测量较大量的样品，或许200至1000个样品。每个样品取自光纤的专用船形卷轴。期望归一化的长长度和短长度差分群延迟有关系 其中LMCL是平均模式耦合长度。结果大部分的转换只不过使特定配置型式的平均模式耦合长度定量，只要配置条件不另外改变短长度DGD就可。上述方程的关系被期望保持到大于1km的长度。图3中黑圆点标出的数据表示15种光纤的初步转换。所表明的该数据的线性拟合相当于平均模式耦合长度LMCL为2.9m。该值满足光纤的短长度L短小于模式耦合长度LMCL且长长度L长大于该模工耦合长度的条件。该转换表明上述方程关系的有用性。
对至少用相同的生产技术生产的后续的光纤卷只测试短长度值。用经验的转换根据长度值预报现场的性能。
图1所示的测量偏振模式色散的装置也可用来测量现场环境中铺设光缆的影响。FUT10被置于夹具中，如图4所示，包括工作台70和负载块72。可变荷载L加到负载块72，对光纤10加上横向负载，用图1装置测量DGD即Δτ0。对多个不同负载值重复试验以论证负载的影响。
对三种无负荷呈现低、中等、高DGD的光纤实施这种测量。当负载增至2400g/m时，低DGD光纤出现很大的相对增大，中等DGD光纤只有适中的增大，高DGD光纤出现减小。
各例中提到的光纤长度只为了说明。虽然1m长度对在测光纤是较好的，但试验设备可延伸至5m。短于1m长度是可能的，但引入测量小的偏振模式色散值的困难。试图用30cm长度被证明有由小的测量值引起的困难。短于2m是传统的尺寸，1m较好。虽然传统上测量1km长度光纤的偏振模式色散，但许多情况下适当的偏振模式混合可达到大于100m的长度。这些长度与典型纤卷长度25km相比较，尽管纤卷长度可在4km至50km之间。
由上述可见，本发明提供测量光纤双折射特性如差分群延迟的简单且有效的装置和方法。本发明还提供预测长长度光纤的双折射性能而不用测量长长度光纤的方法。
本领域的技术人员将明白，对本发明作各种修改和变化而不偏离本发明的精神和范围。因此本发明涵盖在权利要求和其等同范围内本发明的各种修改和变化。
权利要求
1.一种用于测量在测光纤的偏振模式色散测量系统，其特征在于所述系统包括。至少一个在第一波长和第二波长上发光的非相干光源；可调到至少三个偏振状态的光学偏振器；分别在所述第一和第二波长上通过光且可插入所述至少一个光源和所述偏振器之间的光路上的两个带通滤光器，从所述偏振器输出的光由所述在测光纤接收；以及接收所述在测光纤的光输出并测量所述在测光纤接收的光的偏振状态的偏振计。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述至少一个光源包括第一和第二发光二极管，分别以所述第一和第二波长发光；所述第一和第二带通滤光器分别接收所述第一和第二发光二极管的光输出；进一步包括具有分别接收所述第一和第二带通滤光器输出的两个第一开关输入端的第一光开关，以及可选择地接入到第一开关输出端、接收第一开关输出的偏振器。
3.权利要求2所述的系统，其特征在于进一步包括第二光开关，它包括接收在测光纤的光输出的第二开关输入端，和至少两个第二开关输出端，可选择地接到第二开关输入端，第一个开关输出端的输出由偏振器所接收；以及光检测器，接收第二开关的第二输出。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于进一步包括一激光器，它在与第一和第二发光二极管有关的带宽中发射激光，且其中所述第一开关包括接收所述激光器的输出并可选择接到第一开关输出端的第三个第一开关输入端。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于进一步包括可见光激光器，它发射可见波长的激光，并且其中所述第一开关包括接收所述可见激光器输出并可选择地接到所述第一开关输出端的第四个第一开关输入端。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于进一步包括一光学开关，它包括一开关输入端，接收在测光纤的光输出，和至少两个开关输出端，可选择地接到所述开关输入端，第一个开关输出端的输出由所述偏振计接收；以及光检测器，接收第二个开关输出端的输出。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于进一步包括一激光器，在与所述第一和第二波长有关的带宽内发射激光；和开关，包括至少两个输入端，分别接收所述激光器和所述两个带通滤光器的输出，并可选择地接到向在测光纤提供光的输出上。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于进一步包括可见光激光器，在可见波长上发射激光；和开关，包括至少两个输入端，分别接收所述激光器和所述两带通滤光器的输出，并可选择地接到向在测光纤提供光的输出上。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于进一步包括一扭曲单元，能沿在测光纤引入所选扭曲量。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于进一步包括负载单元，能对在测光纤引入所选的负载。
11.一种测量光纤中双折射特性的方法，其特征在于所述方法包括下述步骤(a)使非相干光通过带通滤光器传输以形成探测光；(b)设定所述探测光的偏振状态；(c)使具有设定偏振状态的探测光通过在测光纤；(d)在具有设定偏振状态的探测光出射光纤后，检测其偏振状态；以及(e)重复步骤(a)至(d)的顺序，确定在测光纤的双折射特性。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括将在测光纤与相干光对准的步骤。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述确定步骤利用对通过两个带通滤光器的两个光波长测得的偏振状态和三组偏振状态。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述确定步骤利用琼斯矩陈分析。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述双折射特性是差分群延迟。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括下述步骤(f)将在测光纤扭曲至某一扭曲值，其中所述确定步骤确定对应于所述扭曲值的双折射特性。
17.如权利要求16所术的方法，其特征在于进一步包括下述步骤(g)对多个扭曲值重复步骤(a)至(f)；和(h)从多个双折射特性值中选择表示在测光纤的双折射特性。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述选出的双折射特性是差分群延迟。
19.如权利要18所述的方法，其特征在于，所述选出的差分群延迟是从多个差分群延迟值中确定的最大值。
20.如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括对在测光纤施加多个负荷并测量每个负载的双折射特性的步骤。
21.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述双折射特性是差分群延迟。
22.一种测量偏振模式色散的方法，其特征在于包括下述步骤(a)使来自非相干光源的光通过带通滤光器传送到可选择地通过光的偏振状态的偏振系统，所述滤光器在传输波长上具有传输峰值；(b)使光从所述偏振系统通过在测光纤；(c)测量从在测光纤输出的光的偏振状态；(d)对偏振系统光的三个偏振状态和对两种传输波长的全部组合实施步骤(a)至(c)至少六次；以及(e)根据步骤(d)测得的六种偏振状态计算偏振模式色散。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，包括在测光纤与入射到所述偏振系统的激光源及与接收在测光纤输出的光检测器对准的步骤。
24.一种使一卷至少4km的光纤合格的方法，其特征在于包括下述步骤从该卷上切下不大于5m长的光纤，该5m光纤形成在测光纤；测量所述在测光纤的偏振模式色散；以及通过一种据经验导出的转换，将在测光纤测得的偏振模式色散与该卷上剩余光纤相关。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述据经验导出的转换包括(a)从绕在至少含有4km光纤的第一卷上的第一种光纤切下至少100m长的第一种光纤；(b)在所述至少100m长的长纤上测量第一偏振模式色散值；(c)切下长度不大于5m的第一种光纤；(d)在所述不大于5m的光纤上测量第二偏振模式色散值；(e)使第一偏振模式色散值与第二偏振模式色散值关联；以及(f)在其他光纤卷上重复步骤(a)至(e)，由此形成所述第一和第二偏振模式色散值之间转换。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，测量第一偏振模式色散值的步骤(b)包括外部扭曲在测光纤至一系列扭曲，并测量各个偏振模式色散的扭曲值；和对第一偏振模式色散值选出从与光纤内部遭受预定扭曲量有关的各扭曲值中得出的值。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述选出的值是从各扭曲值中得出的最大值。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述选出步骤包括将各扭曲值拟合于可用其数目少于各扭曲值数的一些参数来描述的关系，并根据所述参数计算所述第一偏振色散值。
全文摘要
一种测量光纤偏振模式色散(PMD)的系统,采用控制输入至光纤的光的偏振状态的偏振器和测量从光纤输出的光的偏振状态的偏振分析器。琼斯矩阵分析施加于从3种输入偏振状态和两种探测辐射波长中导出的数据。通过使用非相干光源如发光二极管结合两个带通滤光器来改善性能。然而用激光源和光检测器来对准光纤。这种系统在短长度光纤上测量PMD值并将这些值转换到从其上切下在测光纤的长光纤方面特别有用。最好对在测光纤中试验性地引入各种扭曲值的情况下测量PMD,并且如同按模型计算的那样,短长度PMD值是与光纤中零内部扭曲的值有关,在测量中光纤可以加载。
文档编号G01M11/02GK1346436SQ00805897
公开日2002年4月24日 申请日期2000年3月7日 优先权日1999年3月31日
发明者D·W·艾伦, A·F·埃文斯, J·G·拉奇 申请人:康宁股份有限公司