Национальный стандарт РФ ГОСТ Р МЭК 60793-1-48-2014 "Волокна оптические. Часть 1-48. Методы измерений и проведение испытаний. Поляризационная модовая дисперсия" (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 сентября 2014 г. N 1117-ст)

Национальный стандарт РФ ГОСТ Р МЭК 60793-1-48-2014
"Волокна оптические. Часть 1-48. Методы измерений и проведение испытаний. Поляризационная модовая дисперсия"
(утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 сентября 2014 г. N 1117-ст)

Optical fibres. Part 1-48. Measurement methods and test procedures. Polarization mode dispersion

Дата введения - 1 января 2016 г.

Введен впервые

Предисловие

1 Подготовлен Открытым акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ОАО "ВНИИКП") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международно го стандарта, указанного в пункте 4

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 46 "Кабельные изделия"

3 Утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 сентября 2014 г. N 1117-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60793-1-48 (2007) "Волокна оптические. Часть 1-48. Методы измерений и проведение испытаний. Поляризационная модовая дисперсия" (IEC 60793-1-48:2007 "Optical fibres - Part 1-48: Measurement methods and test procedures - Polarization mode dispersion").

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 Введен впервые

6 Некоторые положения международного стандарта, указанного в пункте 4, могут являться объектом патентных прав. Международная электротехническая комиссия (МЭК) не несет ответственности за идентификацию подобных патентных прав

Введение

Поляризационная модовая дисперсия (PMD) приводит к расширению импульса во временной области. Данная дисперсия может приводить к ухудшению рабочих характеристик систем телекоммуникации. Данный эффект может быть связан с разными фазовыми и групповыми скоростями, и соответствующими временами прихода элементов сигнала , имеющих разную поляризацию. Для источника сигнала с достаточно узкой полосой пропускания, данный эффект может быть обусловлен дифференциальной групповой задержкой (DGD) между парами ортогонально поляризованных главных состояний поляризации (PSP) для установленной длины волны. При широкополосной передаче задержки раздваиваются, что приводит к расширению выходного импульса во временной области. В данном случае расширение может зависеть от среднего значения DGD.

Для длинных отрезков волокна DGD является случайной величиной, как для времени, так и для длины волны, так как зависит от особенностей двойного лучепреломления вдоль всей длины волокна. На DGD также влияет изменение температуры во времени и механические возмущения волокна. По этой причине удобным способом определения характеристик PMD в длинных волокнах является представление их в виде математического ожидания <> или среднего значения DGD для определенного диапазона длин волн. В принципе, математическое ожидание (ожидаемое значение) не претерпевает значительных изменений для заданного волокна в зависимости от времени и источника сигнала, в отличии от характеристик или . Кроме того, <> является удобным параметром для прогнозирования рабочих характеристик волоконно-оптической системы.

Термин "PMD" используют как в общем смысле, обозначая моды, представленные двумя поляризациями имеющих разные групповые скорости, так и в конкретном смысле, обозначая математическое ожидание <>. DGD или расширение импульса может быть усреднено в диапазоне длин волн или во временном диапазоне или в диапазоне температур . В большинстве случаев нет необходимости различать эти варианты при определении <>.

Длина возникновения связи - это длина волокна или кабеля, при которой начинает проявляться заметная связь между двумя состояниями поляризаций. Если длина волокна удовлетворяет условию , то связь мод пренебрежительно мала и <> изменяется пропорционально длине волокна. Соответствующий коэффициент PMD равен:

коэффициент PMD для "малой длины" = .

На практике почти всегда волокна удовлетворяют условию , при этом режим и связь мод имеют случайный характер. Если связь мод также имеет случайный характер, то <> изменяется пропорционально квадратному корню длины волокна, и

коэффициент PMD для "большой длины" = .

1 Область применения

В настоящем стандарте приведено три метода измерения поляризационной модовой дисперсии (PMD), которые описаны в разделе 4. Настоящий стандарт устанавливает единые требования для измерения PMD одномодового оптического волокна, таким образом содействуя проверке возможности коммерческого использования волокон и кабелей.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты:

МЭК 60793-1-1 Волокна оптические. Часть 1-1. Методы измерений и проведение испытаний. Общие положения и руководство (IEC 60793-1-1, Optical fibres - Part 1-1: Measurement methods and test procedures - General and guides)

МЭК 60793-1-44 Волокна оптические. Часть 1-44. Методы измерений и проведение испытаний. Длина волны отсечки (IEC 60793-1-44, Optical fibres - Part 1-44: Measurement methods and test procedures - Cut-off wavelength)

МЭК 60793-2-50 Волокна оптические. Часть 2-50. Технические условия на изделие. Групповые технические условия на одномодовые волокна класса В (IEC 60793-2-50, Optical fibres - Part 2-50: Product specifications - Sectional specification for class В single-mode fibres)

МЭК 60794-3 Кабели оптические. Часть 3. Групповые технические условия. Кабели для наружной прокладки (IEC 60794-3, Optical fibres cables - Part 3: Sectional specification - Outdoor cables)

МЭК 61280-4-4 Методики испытаний подсистем волоконно-оптической связи. Часть 4-4. Кабельный участок и каналы связи. Измерение поляризационной модовой дисперсии для установленных каналов связи (IEC 61280-4-4, Fibre optic communication subsystem test procedures - Part 4-4: Cable plants and links - Polarization mode dispersion measurement for installed links)

МЭК/ТО 61282-3 Система волоконно-оптической связи. Руководство по проектированию. Часть 3. Расчет поляризационной модовой дисперсии канала связи (IEC/TR 61282-3 Fibre optic communication system design guides - Part 3: Calculation of link polarization mode dispersion)

МЭК/ТО 61282-9 Система волоконно-оптической связи. Руководство по проектированию. Часть 9. Руководство по измерению поляризационной модовой дисперсии и теория (IEC/TR 61282-9 Fibre optic communication system design guides - Part 9: Guidance on polarization mode dispersion measurements and theory)

МЭК 61290-11-1 Методы испытания оптических усилителей. Часть 11-1. Поляризационная модовая дисперсия. Метод собственного анализа матрицы Джонса (JME) (IEC 61290-11-1, Optical amplifier test methods - Part 11-1: Polarization mode dispersion - Jones matrix eigenanalysis method (JME)

МЭК 61290-11-2 Методы испытания оптических усилителей. Часть 11-2. Параметр поляризационной модовой дисперсии. Метод анализа сферы Пуанкаре (IEC 61290-11-2, Optical amplifiers - Test methods - Part 11-2: Polarization mode dispersion parameter - Poincare sphere analysis method)

МЭК/ТО 61292-5 Оптические усилители. Часть 5. Параметр поляризационной модовой дисперсии. Общая информация (IEC/TR 61282-5, Optical amplifiers - Part 5: Polarization mode dispersion parameter - General information)

МЭК 61300-3-32 Волоконно-оптические соединительные устройства и пассивные компоненты. Основные методы испытаний и измерений. Часть 3-32. Проверки и измерения. Измерение поляризационной модовой дисперсии для пассивных оптических компонентов (IEC 61300-3-32, Fibre optic interconnecting devices and passive components - Basic test and measurement procedures - Part 3-32: Examinations and measurements - Polarization mode dispersion measurement for passive optical components)

Рекомендации ITU-TG.650.2 Определения и методы испытаний на статистические и нелинейные характеристики одномодового волокна и кабеля (ITU-T Recommendation G650.2, Definitions and test methods for statistical and non-linear related attributes of single-mode fibre and cable)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по Рекомендациям ITU-TG.650.2.

Примечание - Дальнейшие разъяснения по их использованию в настоящем стандарте указаны в МЭК 61282-9.

4 Общие положения

4.1 Методы измерения PMD

В настоящем стандарте описаны три метода для измерения PMD (см. приложения А, В и С). Методы, указанные ниже, расположены в порядке их введения. Для некоторых методов также используют многочисленные способы анализа измеренных результатов.

Метод А

- неподвижный анализатор (FA);

- расчет экстремумов (ЕС);

- преобразование Фурье (FT);

- косинусное преобразование Фурье (CFT).

Метод В

- определение параметра Стокса (SPE);

- собственный анализ матрицы Джонса (JME);

- анализ сферы Пуанкаре (PSA);

- состояние поляризации (SOP).

Метод С

- интерферометрия (INTY);

- традиционный анализ (TINTY);

- общий анализ (GINTY).

Значение PMD определяют в показателях дифференциальной групповой задержки (DGD) , которая обычно изменяется случайным образом в зависимости от длины волны и указывается в виде той или иной статистической метрики. Уравнение (1) представляет собой линейное среднее значение и используется в технических условиях на волоконно/оптический кабель. Уравнение (2) представляет собой среднеквадратическое значение, которое указывают в отчете при использовании некоторых методов. Уравнение (3) может быть использовано для преобразования одной величины в другую, если полагают, что DGD имеет случайное распределение.

;

(1)

;

(2)

.

(3)

Примечание - Уравнение (3) применяют только в случае Максвелловского распределения DGD, например, когда в волокне моды связаны случайным образом. Обобщенное использование уравнения (3) можно проверить с помощью статистического анализа. Но причиной слабой связи мод может быть и не распределение Максвелла, если присутствуют такие точечные источники повышенного двойного лучепреломления (относительно остального волокна) как крутой изгиб волокна или другие явления, которые уменьшают связь мод такие, как уменьшенный радиус непрерывного изгиба волокна в напряженном состоянии. В этих случаях распределение DGD начнет приобретать сходство с квадратным корнем нецентрального хи-квадрат распределения с тремя степенями свободы. В этих случаях, значение обычно больше значения , которое определяется уравнением (3). Для методов измерений во временной области такие, как метод С и метод А, метод косинусного преобразования Фурье, которые основаны на , может использоваться уравнение (3) для преобразования значения в значение . Если связь мод ослаблена, результирующее значение PMD, указанное в отчете и полученное при использовании этих методов, может превышать те значения, которые могли бы быть получены при проведении измерений в частотной области и указанные в отчете как как при использовании метода В.

Коэффициент PMD - это значение PMD, указанное для конкретного отрезка волокна. Для обычного передающего волокна, для которого характерна случайная связь мод и для которого значения DGD распределены как случайные переменные Максвелла, значение PMD, деленное на корень квадратный длины и коэффициент PMD указывают в отчете в единицах . Для некоторых волокон с пренебрежительно малой связью мод таких, как волокна, поддерживающие состояние поляризации, значение PMD, деленное на длину и коэффициент PMD указывают в отчете в единицах пс/км.

Все методы подходят для измерений в лабораторных условиях заводских длин оптического волокна и волоконно-оптического кабеля. Для всех методов изменения при установке образца могут привести к разным результатам измерения. Для отрезков волоконно-оптического кабеля, установленных в измерительном устройстве, которые могут перемещаться или вибрировать, следует использовать методы С или В (в устройствах, позволяющих проводить измерения с точностью до миллисекунд).

Для всех методов требуется применение источников света управляемых для одного или более состояний поляризации (SOPs). Для всех методов требуется вводить свет через широкую спектральную область (т.е. шириной 50 - 200 нм) для получения значения PMD являющегося типовым для данной области (1300 или 1550 нм). Методы различаются по:

a) волновым характеристикам источника;

b) физическим характеристикам, измеряемым в конкретном случае;

c) методам анализа.

С помощью метода А измеряют PMD путем измерения отклика на изменение узкополосного светового сигнала по всему указанному диапазону длин волн. Вблизи источника свет линейно поляризован по одному или более состоянию поляризации (SOPs). Для каждого SOP изменение выходной мощности, которая фильтруется через неподвижный анализатор поляризации относительно мощности детектируемой без использования анализатора, измеряют как функцию от длины волны. Измеренную результирующую функцию можно проанализировать одним из трех способов:

- подсчетом числа точек максимума и минимума (ЕС) на графике кривой и использованием формулы, указанной в [1], для согласования со средними значениями DGD, когда данные значения DGD имеют распределение Максвелла. Данный анализ рассматривают как метод анализа в частотной области.

- преобразованием Фурье (FT) измеренной функции. Данное FT эквивалентно расширению импульса получаемого при широкополосной передаче метода С. Соответствующее определение параметров ширины спектра FT функции соответствует средним значением DGD, когда значения DGD распределены по закону Максвелла.

- косинусного преобразования Фурье разницы нормированных спектров двух ортогональных положений анализатора и расчета среднеквадратичного значения квадрата огибающей сигнала. В отчете указывают значение . Это эквивалентно имитации интерференционной картины функции взаимной корреляции, которую получают по результатам интерферометрических измерений.

С помощью метода В измеряют PMD путем измерения отклика на изменение узкополосного светового сигнала по всему указанному диапазону длин волн. Вблизи источника свет линейно поляризован по одному или более состоянию поляризации (SOPs). Вектор Стокса светового излучения на выходе волокна измеряют для каждого значения длины волны. Изменение этих векторов Стокса в зависимости от оптической угловой частоты и (по выбору) изменения состояний поляризации на входе позволяет определять DGD как функцию от длины волны посредством взаимосвязей, основанных на следующих формулах

;

(4)

,

(5)

где - нормированный вектор Стокса сигнала на выходе волокна;

- вектор поляризационной дисперсии (PDV) в направлении главных состояний поляризации (PSPs);

- дифференциальная групповая задержка (DGD).

Для обоих методов анализа JME и PSA три линейных состояния поляризации (SOPs) для номинальных значений 0°, 45° и 90° (перпендикуляры на сфере Пуанкарэ) должны возбуждаться в волокне для каждого значения длины волны.

Метод JME заключается в преобразовании векторов Стокса выходного сигнала в матрицы Джонса [2], формировании соответствующей комбинации матриц для соседних значений длины волны и расчета с использованием собственных значений результата для получения значения DGD, путем использования формулы аргумента, для базовой частоты.

Метод PSA заключается в выполнении операций матричной алгебры над нормированными векторами Стокса выходного сигнала для определения вектора Стокса выходного сигнала на сфере Пуанкаре для двух соседних значений длин волн с использованием формулы арксинуса для получения значения DGD. Методы JME и PSA математически эквивалентны для общих допущений (см. МЭК 61282-9).

Метод SOP заключается в расчете по частям уравнения (4) с использованием измеренных нормированных векторов Стокса. Метод SOP может позволить получить хорошие результаты, когда преобразование вектора Стокса выходного сигнала происходит корректно (при пренебрежительно малой связи мод), но может привести и к неточным результатам, если вектор Стокса изменяется быстро и случайным образом (см. МЭК 61282-9). Дополнительное время измерения, требуемое для трех SOPs входного сигнала, для JME и PSA, приводит к более устойчивым результатам измерения.

Метод С основан на использовании широкополосного источника света, который имеет линейную поляризацию. Взаимную корреляцию возникающего электромагнитного поля определяют по интерференционной картине выходного светового сигнала, т.е. интерферограмме. Определение задержки PMD для конкретного диапазона длин волн, связанного со спектром источника, основано на огибающей интерференционной картины соответствующей интерферограммы. Существует два метода анализа для определения задержки PMD (см. МЭК 61282-9), оба основаны на измерении значения :

- TINTY использует некоторый набор особых режимов работы для их успешного практического применения и базовые настройки оборудования;

- GINTY использует неограниченные режимы работы, но в дополнение к аналогичным базовым настройкам оборудования используют измененные настройки оборудования в сравнении с TINTY.

За исключением Метода В в части определения состояния поляризации (SOP), методы анализа представляют собой дальнейшее осмысление PMD. GINTY является более полным анализом, чем TINTY. Воспроизводимость значений PMD зависит от уровня PMD и диапазона длин волн, на котором проводят измерение [3]. Лучшая относительная воспроизводимость достигается при использовании более широкого диапазона длин волн и более высоких значений PMD для установленного диапазона. При измерениях более высоких значений PMD, например 0,5 пс, различия в методах анализа менее важны, чем при измерениях низких значений.

Информация общая для всех трех методов указана в разделах 4 - 10 и требования, относящиеся к каждому отдельному методу, указаны в приложениях А, В и С соответственно. В МЭК 61282-9 приведены математические формулы для всех методов.

4.2 Эталонный метод испытания

Метод В, определение параметра Стокса SPE (только в части собственного анализа матрицы Джонса (JME) и анализа сферы Пуанкарэ PSA), является эталонным методом испытаний (RTM), который используют при разрешении спорных ситуаций.

4.3 Применимость

PMD в волокне является статистическим параметром. В МЭК 60794-3 указано требование к статистике по PMD, называемое или расчетное значение PMD для линии волоконно-оптического кабеля, которое основано на выборочных измерениях волоконно-оптического кабеля и расчетах для соединенных между собой линии волоконно-оптического кабеля. PMD волокна в составе кабеля может отличаться от PMD отдельного волокна вследствие влияния конструкции кабеля и технологии его производства. Ограничение по значению отдельного волокна накладывает ограничение на значение волокна в составе кабеля. Традиционно принято считать, что отдельного волокна должно быть меньше половины предельного значения волокна в составе кабеля. Альтернативные предельные значения могут быть определены для конкретных конструкций и стабильных технологий производства кабеля.

Волокно или кабель размещают таким образом, чтобы связь мод, обусловленная внешними воздействиями, была минимальна. Источниками таких внешних воздействий, вызывающих связь мод, могут быть:

a) чрезмерное растяжение;

b) чрезмерное изгибание вызываемое:

- перекрещиванием витков при намотке на транспортировочный барабан;

- обжатие волокна внутри кабеля на катушке слишком малого размера;

- формирование изгибов слишком малого радиуса;

с) чрезмерное скручивание.

Воспроизводимость результатов отдельных измерений должна оцениваться после возмущающего воздействия на волокно таким образом, чтобы на образцы из определенной группы воздействовал весь диапазон комбинаций внешних факторов, приводящих к возникновению связи мод. Это может быть сделано, например, путем незначительного изменения температуры или небольшим изменением положения волокна. Гизин [3] указал базовый предел относительной воспроизводимости результатов измерений и показал, что относительная воспроизводимость улучшается с увеличением PMD и с увеличением спектральной ширины источника сигнала. В случае, когда измерения PMD объединяют для оценки статистической спецификации волоконно-оптического кабеля (см. МЭК 60794-3), такая изменчивость приводит к возможному преувеличению расчетного значения PMD для линии волоконно-оптического кабеля.

Указания по расчету PMD для систем, которые включают в себя такие компоненты, как компенсаторы дисперсии или оптические усилители, приведены в МЭК 61282-3. Методы испытаний для оптических усилителей указаны в МЭК 61290-11-1 и МЭК 61290-11-2, а другие руководства по конструкции - в МЭК 61292-5. Методы испытаний кабельных линий, включая линии с усилителями, указаны в МЭК 61280-4-4. Методы испытания оптических компонентов указаны в МЭК 60300-3-32. Общая информация по PMD, математические формулы, касающиеся применения современных методов, и некоторые замечания, касающиеся теории отбора образцов, относящейся к использованию разных источников света и систем детектирования, указаны в МЭК 61282-9.

5 Испытательное оборудование

Следующее испытательное оборудование является типовым для всех трех методов измерений. В приложениях А, В и С приведены схемы и другие требования к оборудованию для каждого из трех методов соответственно.

5.1 Источник света и поляризаторы

Смотри приложения А, В и С для детального выбора спектральных характеристик источника света. Источник должен излучать достаточно света на указанной длине волны (длинах волн) и быть стабильным по интенсивности в течение времени достаточного для проведения измерения. В МЭК 61282-9 приведены дополнительные указания, касающиеся состояния поляризации SOP на входе источника, степени поляризации (DOP), поляризаторов и контроллеров поляризации.

5.2 Оптика ввода излучения

Система оптических линз или пигтейл (т.е. короткий отрезок волоконно-оптического кабеля, имеющий коннектор на одном конце) могут использоваться для возбуждения образца. Рекомендуется, чтобы значение мощности, вводимой в волокно, не зависело от положения входной торцевой поверхности образца. Этого достигают путем использования возбуждающего луча, который пространственно и под углом переполняет входную торцевую поверхность образца.

Если используется соединение встык, то во избежание эффектов интерференции между пигтейлом и образцом используют иммерсионный материал. Соединение должно быть устойчивым во время проведения измерения.

5.3 Установочное устройство входного конца образца

Используют средства для установки в определенное положение входного конца образца относительно источника света. Примером может служить использование устройств точного позиционирования по осям х; у, z или устройств механического соединения таких как соединители, вакуумные соединители, трехстержневые соединители, и др. Положение волокна должно быть стабильным во время проведения измерения.

5.4 Фильтр оболочечных мод

Используют устройство для извлечения оболочечных мод. В некоторых случаях эту функцию выполняет покрытие волокна.

5.5 Модовый фильтр высшего порядка

Используют средства для удаления распространяющихся мод высокого порядка в желаемом диапазоне длин волн больших или равных длине волны отсечки (см. МЭК 60793-1-44) образца. Например, обычно достаточно изгиба волокна в один виток радиусом 30 мм.

5.6 Установочное устройство выходного конца образца

Используют соответствующие средства для выравнивания выходного конца образца по отношению к оптике на выходе измерительной системы. При таком соединении могут использоваться линзы или механическое соединение с пигтейлом детектора.

Используют средства, такие как микроскоп бокового обзора или камеру с курсором в виде перекрестия, для определения положения волокна на фиксированном расстоянии от оптики на выходе измерительной системы. Может быть достаточным провести настройку измерительной системы только в продольном направлении, если волокно ограничено в перемещении в боковой плоскости при помощи соответствующего устройства, например, вакуумного держателя.

5.7 Оптика на выходе испытуемого волокна

См. соответственно приложения А, В или С.

5.8 Детектор

Для детектирования сигнала используют оптический детектор, являющийся стабильным и имеющим линейную характеристику в диапазонах значений мощности излучения и времени измерения, используемых при проведении измерения. Типовая система может осуществлять синхронное детектирование при помощи усилителя с прерывателем/синхронного усилителя, измерителя оптической мощности, анализатора оптического спектра или поляриметра. Для использования всего диапазона спектра источника, система детектирования должна иметь диапазон длин волн, включающий значения длин волн, излучаемых источником света. Дополнительная информация указана в приложениях А, В или С соответственно.

5.9 Компьютер

Для выполнения таких операций как управление оборудованием, измерение мощности излучения и обработка данных с целью получения окончательных результатов используют компьютер.

6 Отбор и подготовка образцов

6.1 Общие положения

Образец представляет собой одномодовое оптическое волокно известной длины (МЭК 60793-2-50) как в составе кабеля, так и отдельно. Образец и пигтейлы должны быть неподвижно установлены и во время всего испытания иметь постоянную температуру. Если не указано иное, то измерение проводят при стандартных внешних условиях. Для случая проложенных волокон и кабелей измерения могут проводиться в условиях преобладающих в данной среде.

Механическую и температурную стабильность испытательного устройства можно отслеживать следующими способами. Для метода А мощность на выходе волокна на фиксированной длине волны измеряют при помощи выходного анализатора. За промежуток времени, соответствующий типовому времени проведения измерения, изменение выходной мощности должно быть мало относительно изменений выходной мощности, вызываемых увеличением значения длины волны. Для метода В состояние поляризации SOP на выходе испытуемого волокна наблюдают при отображении сферы Пуанкаре. За промежуток времени, соответствующий паре последовательных измерений матрицы Джонса, изменение SOP на выходе волокна должно быть мало относительно изменения SOP, вызываемого увеличением значения длины волны. При использовании метода С обычно допускаются незначительные изменения температуры и перемещения волокна.

Торцевые поверхности входного и выходного концов испытуемого образца должны быть подготовлены в соответствии с требованиями к испытательному оборудованию и порядку проведения испытания. Принимают меры для предотвращения отражений в волокне.

6.2 Длина образца

Длина образца обуславливается тремя факторами:

a) желаемым минимальным коэффициентом PMD;

b) режимом связи мод;

c) отношением сигнал/шум.

Каждый метод испытания и его реализация ограничены минимальным значением PMD, пс, которое может быть измерено. Во многих случаях этот минимум может быть определен теоретически. Он также может быть определен экспериментально путем оценки измеренного распределения. Для волокон в режиме случайной связи мод минимальный коэффициент PMD определяют делением значения PMD на квадратный корень длины волокна в километрах. В случае пренебрежительно малой связи мод значение PMD делят на значение длины волокна. Таким образом, измеренная длина и минимальное измеренное значение PMD определяют минимальный измеренный коэффициент PMD. Волокна и кабели, имеющие длину достаточную для достижения данного минимума, могут быть выбраны для измерений. Также образцы могут быть обрезаны до соответствующей длины. Минимальное измеренное значение PMD должно быть зафиксировано. Длина отдельных образцов должна быть записана.

Примечание - Длина также может быть ограничена выбранным способом расположения образца и измерительного оборудования (см. 6.3) и динамическим диапазоном измерительного инструмента.

Значения, указанные в МЭК 60794-3 и МЭК 60793-2-50, на самом деле выражают коэффициент PMD, , в этих документах предполагают, что измеряемая длина является достаточной для возбуждения режима произвольной связи мод. Для указанного типа волокна или конструкции кабеля это может быть подтверждено путем эксперимента, при котором значение PMD измеряют на нескольких длинах волокна, каждый раз укорачивая образец между измерениями. Отрезки волокна, имеющие длину больше которой существует квадратичная зависимость значения PMD можно считать имеющими режим произвольной связи мод.

Динамический диапазон ограничен этим методом, источником мощности, и общими потерями в образце, на которые влияет длина образца. Этот предел в общем случае может быть определен путем конкретной реализации при помощи испытательных средств.

6.3 Расположение образца

Расположение волокна или кабеля может повлиять на результат измерений. К измерениям в обычных условиях, которые используются при оценке соответствия техническим условиям, предъявляют следующие требования.

6.3.1 Отдельное волокно

Важно минимизировать связь мод, вызываемую расположением образца при измерениях на отдельных волокнах, что делается в соответствии с основными требованиями к . В этом случае волокно должно располагаться некоторым образом (обычно на барабане с минимальным радиусом намотки 150 мм) при почти нулевом натяжении (обычно менее 5 г) и при отсутствии перехлестов витков волокна в напряженном состоянии. Эти требования к расположению волокна могут ограничивать длину, которую можно измерить, в зависимости от диаметра катушки во избежание разрушения волокна при измерении. Возможна многослойная намотка волокна, которая должна оцениваться в сравнении с намоткой в один слой более коротких отрезков.

Не рекомендуется проводить измерение отдельного волокна на транспортировочных барабанах. Результаты PMD при таком расположении волокна оказались значительно меньшими, чем могли бы быть получены для волокна в составе кабеля для волокна с высоким значением PMD и значительно большими, чем могли бы быть получены для волокна в составе кабеля для волокна с низким значением PMD.

6.3.2 Волоконно-оптический кабель

Измерения PMD волокон в составе кабелей, намотанных на транспортировочные барабаны, могут не всегда отражать функционально соответствующие значения PMD волокон в составе конфигурации проложенных кабелей. Следовательно, для демонстрации соответствия техническим условиям для PMD волокна в составе кабеля при проведении измерений в производственных условиях могут использоваться другие конфигурации расположения кабеля или отображающая функция, связывающая значения PMD для кабеля, намотанного или не намотанного на барабан. Точная конфигурация расположения кабеля должна согласовываться между изготовителем и потребителем.

7 Проведение испытания

7.1 Устанавливают волокно или кабель и подготавливают концы образца.

7.2 Соединяют концы образца с оптикой на входе и выходе.

7.3 Используют компьютер для обработки результатов сканирования и измерений указанных в приложениях А, В и С для трех методов измерений.

7.4 Фиксируют результаты в соответствующей документации.

8 Расчет или представление результатов

В приложениях А, В и С приведены расчеты для преобразования измеренных данных в значения PMD. Расчет коэффициента PMD проводят соответственно для случаев случайной связи мод или пренебрежительно малой связи мод. Для волокон указанных в МЭК 60793-2-50 значение PMD согласуют со значением квадратного корня длины волокна и выражают в .

9 Документация

9.1 Информация, представляемая по каждому измерению

a) Обозначение образца

b) Дата проведение испытания

c) Длина образца

d) Область значения длины волны (например, 1550 нм)

e) Значение PMD, пс, и какое значение указывают в отчете: или

f) Коэффициент PMD и его единицы измерения ( или пс/км).

9.2 Доступная информация

a) Используемый метод измерения

b) Используемый метод вычислений

c) Описание метода расположения волокна (включая каждый механизм поддержки волокна)

d) Используемый диапазон длин волн

e) Для методов А и В с узкополосным источником и ступенчатым режимом, число значений длин волн, используемых при измерении

f) Для метода С, тип методики обнаружения интерференционной области

g) Описание оборудования

h) Дата последней калибровки

i) Свидетельства подтверждающие режим связи мод (указанные в единицах измерения коэффициента PMD)

j) Для метода В с узкополосным источником и ступенчатым режимом, разрешение в установленном диапазоне длин волн

k) Для метода В с широкополосным источником (BBS), центральная длина волны и ширина линии по уровню 3 дБ.

10 Информация в технических условиях

a) Тип волокна или кабеля

b) Критерий приемки или отбраковки

c) Область значения длины волны

d) Любые отклонения от данной методики проведения испытаний.

Библиография

Poole, C.D. and Favin, D.L. Polarization-mode dispersion measurements based on transmission spectra through an analyser. JLT, June, 1994, vol. 12, no. 6, p. 917.

Jones, RC A new calculus for the treatment of optical systems. VI. Experimental determination of the matrix. J. Optical Soc. Am., 1947,37, pp. 110 - 112.

Gisin, N., Gisin, В., Von der Weld, J.P., and Passy, R How accurately one can measure a statistical quantity like polarisation-mode dispersion? IEEE Photonics Technology Letters, Dec 1996, Vol. 8, No. 12, pp. 1671 - 1673.

Cyr, N. Polarization-mode dispersion measurement: generalization of the interferometric method to any coupling regime. J. Lightwave Technol., March 2004, Vol. 22, No.3, 794 - 805.

Press, W., Vettering, W., Teukolsky, S. and Flannery, B. Numerical Recipes in С Cambridge University Press, 1992, pp 518.

Lawson, L., Hanson, R Solving Least Squares Problems. Prentiss-Hall, 1972, pp. 222 - 225.