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限制光纖通信高比特率長距離傳輸?shù)囊蛩赜袃蓚�：一是光纖的衰減，另一個是光纖的色散。單模光纖的色散又可分為兩種：一是光纖的群速度色散（GVD），另一種是光纖的偏振模色散。為降低單模光纖群光波傳輸速率的影響，一般可采用三種措施：①利用譜線寬度很窄的DFB激光器；②使系統(tǒng)工作在單模光纖群光波傳輸速率色散為零的波長附近；③應用色散補償?shù)霓k法來抵消單模光纖群光波傳輸速率色散的影響。當采用上述三種方法使光纖通信系統(tǒng)中的單模光纖群光波傳輸速率色散變得很小或趨于零時，單模光纖偏振模色散的影響就突出了，成為限制高比特率系統(tǒng)長距離傳輸?shù)闹饕蛩亍?
偏振與雙折射是單模光纖特有的問題。單模光纖實際上傳輸?shù)氖莾蓚�正交的基模，它們的電場各沿x和y兩個方向偏振。理想光纖的幾何尺寸是均勻的且沒有應力，因而光波在這兩個相互垂直偏振態(tài)方向以完全相同的速率傳播，在光纖的另一端沒有任何延遲，如圖1所示。但實際光纖總存在某種程度的不完善，如光纖纖芯的橢圓變形、光纖內(nèi)部的殘余應力等，從而使得兩個模式之間的兼并被破壞，兩個模式的相位常數(shù)不相等，如圖2所示。這種現(xiàn)象稱為模式雙折射。雙折射的存在將引起一系列復雜的效應，例如，兩模式的群速率不同，兩個相互垂直的偏振模以不同的速率傳播，使得到達光纖另一端的時間也不同。光波的基模含有兩個相互垂直的偏振態(tài)，在實際的光纖中，這兩個相互垂直的偏振模在單位長度中的時間差就是偏振模色散，簡稱PMD，其單位為ps/∨ km。由于雙折射偏振態(tài)沿光纖軸向變化，外界條件的變化將引起光纖輸出偏振態(tài)的不穩(wěn)定，因此對某些場合應用影響嚴重。
光纖的固有偏振模色散是由非圓形纖芯引起的雙折射現(xiàn)象所導致的色散，它是由外部因素如機械壓力、熱壓力等導致的。光波在各向同性的媒質(zhì)內(nèi)傳輸，引起的偏振不依賴于場的方向，傳播的相位速率不依賴于偏振方向；在各向異性的媒質(zhì)內(nèi)傳輸，情況就不是如此，例如，光波沿z方向傳輸，如其電場與x方向平行，則引起偏振的相速與y方向引起偏振的相速不同。光纖中的“雙折射”，就是指相速依賴于電場偏振方向的現(xiàn)象。由此可知，若光波在z=0平面有線性偏振，沿x和y方向有同等分量，則沿z方向傳播一定距離后，因x和y兩個分量有相位差，光波變成橢圓偏振。單模光纖的圓截面的各向異性越大，兩個相互垂直的偏振模的傳播常數(shù)差就越大。
偏振模色散具有隨機性，這與具有確定性的波長色散不同，其值與光纖制作工藝、材料、傳輸線路長度和應用環(huán)境等因素密切相關。
由于受工藝水平的制約，傳輸鏈路上使用的每一段光纖在結構上都存在差異，即使同一段光纖，也存在縱向不均勻性，因而偏振模色散的值也會因光纖本身的差異性而不同。從工程安裝和鏈路環(huán)境看，影響因素還具有不確定性，比如環(huán)境溫度，有些地方夏冬溫差為60℃，晝夜溫差為20℃。偏振模色散的大小，是由這些因素的綜合影響決定的，也具有不確定性，是一個隨機變量。通常所說的偏振模色散是多少，指的是（統(tǒng)計）平均值。在光纖鏈路上，兩個正交的偏振模產(chǎn)生的時延差遵守一定的概率密度分布原則。
偏振模色散和色度色散對系統(tǒng)性能具有相同的影響，即引起脈沖展寬，從而限制傳輸速率。然而，偏振模色散比色度色散小幾個數(shù)量級，而且它僅在數(shù)字系統(tǒng)和具有高放大調(diào)頻模擬系統(tǒng)中采用一定的色散補償時才成為重要的考慮因素。這一限制受傳輸方式、環(huán)境和安裝條件的影響。
與具有確定性的色度色散不同，任意一段光纖的偏振模色散是一個服從Maxwllian分布的隨機變量。其瞬時偏振模色散值隨波長、時間、溫度、移動和安裝條件的變化而變化；此外，長距離光纖的偏振模色散（真實情況）具有隨長度平方根而變化的特性。
當光波傳輸速率較低和距離相對較短時，偏振模色散對單模光纖系統(tǒng)的影響微不足道。但隨著對帶寬需求的增長，特別是在10 Gbit/s及更高速率的系統(tǒng)中，偏振模色散開始成為限制系統(tǒng)性能的因素，因為它會引起過大的脈沖展寬或造成過低的信噪比（SNR）。
單模光纖在生產(chǎn)、安裝和使用等過程中，由于溫度或機械因素引起各種相移，因此兩個相互垂直的偏振模的相對時延隨時間發(fā)生變化；由于光纖熔接沒有對準或光纖存在彎曲或微彎，因此總的輸出光功率將有所起伏。這些都有可能引起噪聲。光纖傳輸系統(tǒng)中使用的分光器在設計時應該對偏振不敏感。雖然由于光纖中基模傳播路徑近似于光纖的軸線而使光纖繞圈引起的彎曲損耗以及由熔接或定向耦合器不正常引起的損耗都不完全對偏振敏感，但單模光纖在使用時應注意避免各種可能的噪聲源。
偏振模色散指標的好壞，直接關系到通信質(zhì)量，是評價光纜質(zhì)量好壞的一項很重要的指標。無論是以往的進網(wǎng)認證，還是現(xiàn)在的泰爾認證，此項指標都被定為B類檢驗項目（有任意一項B類不合格項，則整纜就被判定為不合格）。同時，由于通信鏈路本身要求偏振模色散產(chǎn)生的時延差平均值必須小于系統(tǒng)1 bit周期的1/10，這樣才能保證信號功率損失在1 dB以下，考慮到所測得的數(shù)據(jù)的正確性與準確性（與光纜長短有關），因此我們在測量此項指標時，要求廠商提供盡可能長的光纜或光纖，通常要求1.1 km以上。這樣就能更好地模擬光纜實際應用的環(huán)境，得到更加準確有效的數(shù)據(jù)，最大限度地降低這種誤判風險。
因此，希望各個光纜或光纖生產(chǎn)企業(yè)通過本文的闡述與分析，能夠重新認識偏振模色散這項指標，切實了解此項指標的重要性，給此項指標以足夠的重視。各大運營商在選型測試中，也應充分考慮此項指標的重要性，并將此項指標作為考核的指標之一。這樣，我們才能保證敷設的光纜能夠滿足通信的實際需要。
----《電信技術》
