光纤作业+光纤通信系统中偏振模色散和偏振相关损耗的分析.doc

现代通信技术2010—2011学年第二学期期末考试论文题目光纤通信系统中偏振模色散和偏振相关损耗的分析              学  号           姓  名           系  部          专  业          班  级          光纤通信系统中偏振模色散和偏振相关损耗的分析摘要:偏振模色散(PolarizationModeDispersion),简称PMD,随着光纤通信技术的发展,人们对光纤偏振模色散的研究工作越来越深入,究其原因是光纤的偏振模色散对超高速光纤数字系统的传输性能有着不可忽视的影响。本文主要研究内容如下:偏振模色散的概念、产生机理、PMD对光通讯系统的影响、单模光纤PMD不稳定因素、相关损耗。关键词:偏振模色散;PMD测量一、偏振模色散的概念偏振是单模光纤特有的问题。单模光纤实际上传输的是两个正交的基模,它 们的电场各沿x,y方向偏振。这两个偏振态在光纤中有不同的传播速度而引起的色散称为偏振模色散。在理想的光纤中,这两个模式有着相同的相位常数,它们是互相简并的。但实际上光纤总有某种程度的不完善,如光纤纤芯的椭圆变形、光纤内部的残余应力等,将使得两个模式之间的简并被破坏,两个模式的相位常数不相等,这种现象称为模式双折射。由于存在双折射,将引起一系列复杂的效应。二、单模光纤的偏振模色散产生机理随着单模光纤在测试中应用技术的不断发展,特别是集成光学、光纤放大器以及超高带宽的非零色散位移单模光纤即ITU-TG655光纤的广泛应用,光纤衰减和色散特性已不是制约长距离传输的主要因素,偏振模色散特性越来越受到人们重视。偏振是与光的振动方向有关的光性能,我们知道光在单模光纤中只有基模HE11传输,由于HE11模由相互垂直的两个极化模HE11x和HE11y简并构成,在传输过程中极化模的轴向传播常数βx和βy往往不等,从而造成光脉冲在输出端展宽现象。如下图所示:图1:PMD极化模传输图因此两极化模经过光纤传输后到达时间就会不一致,这个时间差称为偏振模色散PMD(PolarizationModeDispersion)。PMD的度量单位为匹秒(ps)。光纤是各向异性的晶体,光一束光入射到光纤中被分解为两束折射光。这种现象就是光的双折射,如果光纤为理想的情况,是指其横截面无畸变,为完整的真正圆,并且纤芯内无应力存在,光纤本身无弯曲现象,这时双折射的两束光在光纤轴向传输的折射率是不变的,跟各向同性晶体完全一样,这时PMD=0。但实际应用中的光纤并非理想情况,由于各种原因使HE11两个偏振模不能完全简并,产生偏振不稳定状态。造成单模光纤中光的偏振态不稳定的原因,有光纤本身的内部因素,也有光纤的外部因素。,应力分布不均匀,承受侧压,光纤的弯曲和钮转等,这些因素将造成光纤的双折射。光在单模光纤中传输,两个相互正交的线性偏振模式之间会形成传输群速度差,产生偏振模色散。同时,由于光纤中的两个主偏振模之间要发生能量交换,即产生模式偶合。在光纤较长时,由于偏振模随机模偶合对温度、环境条件、光源波长的轻微波动等都很敏感,故模式偶合具有一定随机性,这决定了PMD是个统计量。但PMD的统计测量的分布表明,其均值与光纤的双折射有关,降低光纤的PMD极其对环境的敏感性,关键在于降低光纤的双折射。2.