Приложение В (обязательное). Метод расчета Стокса

Приложение В
(обязательное)

Метод расчета Стокса

В настоящем приложении содержатся требования, относящиеся к методу В (SPE).

В.1 Испытательная установка

На рисунке В.1 показана возможная блок-схема для метода В.

"Рисунок В.1 - Блок-схема для метода В"

В.1.1 Источник света

Во всех случаях может использоваться два вида источников света в зависимости от типа поляриметра. Узкополосный источник, например, настраиваемый лазер, указанный на рисунке В.1а может использоваться с анализатором поляризации. В другом случае, широкополосный источник (BBS), указанный на рисунке В.1b, может использоваться с фильтрующим поляриметром с узкой полосой пропускания, например, оптическим анализатором спектра или интерферометр, используемый как анализатор спектра на основе преобразования Фурье (FT), устанавливают перед поляриметром. В случае применения BBS с целью проведения расчетов шириной полосы фильтра считают ширину спектра.

В обоих случаях ширина спектра должна быть достаточно малой для обеспечения желаемой степени поляризации (DOP) (см. 5.1). В обоих случаях диапазон длин волн должен быть достаточным для проведения измерения PMD с достаточной точностью для указанной области длин волн (см. раздел В.3).

Для методов JME и PSA поляризатор должен иметь способность переключения между тремя линейными состояниями поляризации, которые являются ортогональными (номинально 0°, 45° и 90°) для каждого измеренного значения длины волны.

В.1.1 Поляриметр

Поляриметр используют для измерения выходных векторов Стокса для каждого выбранного входного состояния поляризации и для каждого значения длины волны.

В.2 Проведение испытания

Выход волокна соединен с поляриметром. Значения длин волн сканируются в диапазоне в соответствии с областью длин волн и желаемой точности (см. раздел В.3) с приращением длины волны . Для узкополосных источников приращение длины волны определяют с использованием максимального прогнозируемого значения DGD, , значения длины волны в измеряемой области и скорости света в вакууме с по следующей формуле

.

(B.1)

Например, произведение максимального значения DGD и длины шага остается менее 4 для 1550 нм и менее 2,8 для 1300 нм. При соблюдении этого требования при переходе от одного значения испытательной длины волны до другого, выходной вектор состояния поляризации вращается менее чем на 180° вокруг оси PSP сферы Пуанкаре. Если невозможно получить грубое оценочное значение , то проводят серию выборочных измерений в указанном диапазоне длин волн, в каждом измерении используют пару близко расположенных значений длины волны в соответствии с шириной спектра и минимальным шагом настройки источника оптического излучения. Максимальное значение DGD измеряемое таким образом умножают на коэффициент надежности, равный трем, данное значение подставляют вместо в вышеуказанном выражении и затем рассчитывают значение , которое должно использоваться в действительных измерениях. Если есть опасения, что интервал значений длины волны, используемый в измерениях, слишком велик, то измерение можно повторить с меньшим интервалом. Если форма кривой функции зависимости DGD от длины волны и среднее значение существенно не изменяются, то первоначальный интервал значений длины волны был выбран правильно.

Для широкополосных источников излучения (BBSs) ширина полосы разрешения (RBW) анализатора должна удовлетворять следующему неравенству

.

(В.2)

Данные измерений собирают для каждого значения длины волны. Для методов расчета JME и PSA, три входных состояния поляризации (SOPs) периодически повторяются между номинальными значениями 0°, 45° и 90° для каждого значения длины волны и регистрируются в виде соответствующих векторов. Для методов PSA и JME выходные векторы нормируют к единицам длины и регистрируют как , и для трех входных SOPs соответственно. Для метода SOP нормированный выходной вектор Стокса для каждого значения длины волны регистрируют как .

В.3 Расчеты

Все три методики расчетов требуют определения различий между состоянием поляризации SOP для одного значения угловой частоты оптического сигнала и следующего за ним значения угловой частоты оптического сигнала . (Угловую частоту оптического сигнала определяют по формуле . В результате использования всех трех методик расчетов получают серию значений DGD по отношению к значениям длины волны. Для незначительной связи мод значения DGD обычно являются постоянными по отношению к значениям длины волны. Для случайной связи мод значения DGD обычно изменяются по отношению к значениям длины волны как показано на рисунке В.2. В другом случае значения DGD могут отображаться в виде гистограммы, как показано на рисунке В.3. Среднюю величину данных значений DGD указывают в отчете как значение PMD, которое используют в связующем коэффициенте.

Подробное математическое представление и расчеты, относящиеся к методу В для трех методик, также как и теоретическая взаимосвязь между методиками расчета JME и PSA указаны в МЭК 61282-9. Метод расчета SOP тоже упоминается, но он не является основным.

"Рисунок В.2 - Типовые результаты для случайной связи мод для метода В"

"Рисунок В.3 - Типовая гистограмма значений дифференциальной групповой задержки (DGD)"

Для каждой пары значений частоты, обозначенных как и три выходных вектора Стокса для каждого значения частоты преобразуют в векторы Джонса и матрицу Т рассчитывают для каждого значения частоты используя отношения элементов векторов Джонса. Следующие отношения используют для преобразования нормированного выходного вектора Стокса, обычно обозначаемого как в вектор Джонса, обычно обозначаемый как .

,

(В.3)

где - параметр линейной поляризации;

- круговой параметр, который также является фазовым разделителем элементов х и у вектора Джонса. Для данного расчета полагают, что линейный параметр находится в диапазоне от 0 до .

Для каждого значения частоты элементы х и у вектора Джонса обозначают как: , , , , и . Используя эти обозначения, рассчитывают следующие отношения