CN1988420B - 一种光纤偏振模色散测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在零张力状态下光纤偏振模色散(PMD)的测试方法。将光纤从小光纤盘上以0～0.1N的张力绕到半径大于或等于140mm的测试光纤盘上，绕在测试光纤盘上进行测试的光纤长度为0.8km～4.2km，光纤在测试光纤盘上的排线不超过6排，光纤绕到大盘上后，水平放置时间为40分钟以上，然后进行光纤的PMD测试。本发明的有益效果在于基本消除了外应力对PMD测试的影响，测试的重复性好，获得的PMD结果可靠，能够提供更准确的PMD数据，光纤的零张力PMD跟成缆后的PMD结果具有更好的相关性，与成缆后光纤所处的应力状态更为接近；该测试方法简便，测试成本低，有利于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种在零张力状态下光纤偏振模色散(PMD)的测试方法。
技术背景
随着光纤通信向大容量、宽带宽方向迅速发展，用户对带宽的要求越来越高，因此40Gbit/s系统逐渐走向前台。在40Gbit/s系统中偏振模色散(PMD)容限大大下降，对系统的PMD性能提出更高的指标要求。最新的光纤制造工艺已经可以将光纤的PMD参数控制在满足40Gbit/s信号传输的范围内。但是光纤的PMD不同于衰耗等光学特性，除了光纤的本征特性外，对于弯曲、扭转等带来的外应力的作用相当敏感。通常情况下，光纤厂商为了在长途运输情况下保持光纤排线，根据客户的要求，测试PMD时收线张力一般为0.6N或者0.3N，因此光纤厂家往往只提供在一定张力情况下测得的光纤盘上的PMD。然而，由于测试光缆PMD的复杂性，一般光缆供应商只给客户提供光纤PMD指标，这明显具有一定的不可靠性。
在《单模光纤偏振模色散试验方法》(YD/T1065-2000)标准中规定：单模光纤PMD测试时，无论采用何种测试方法，都要求试样卷绕半径最小不得小于150mm，所受的外力基本为0(典型值为0.15N)。但是，这个要求并未具体规定零张力测试时样品光纤的长度以及零张力测试的具体方法。
目前所生产的光纤如G.652单模光纤从理论上说应属于圆均匀光波导，在横截面上，折射率在一系列同心圆构成的环状区域内均匀分布。但是，光在单模光纤中传输的基模HE11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由于工艺不稳定因素的影响，往往不等，从而形成双折射，造成光脉冲在输出端展宽现象。使实际的产品已非严格意义上的圆均匀光波导，而具有了非圆光波导的特征。
造成单模光纤中光的偏振态不稳定的原因，有光纤制造本身的内部因素和测试过程中受到的外应力等外部因素。其内部因素为：1.生产过程无法保证光纤纤芯截面是绝对的圆形，总有一定的椭圆度；2.材料的热膨胀系数不一致造成光纤横截面上各向异性而导致光纤折射率的各向异性。这两种原因都使得光纤横截面上βx方向和βy方向的传播常数不一样。此外，除以上内部因素外，光纤的PMD还会受到测试时收线张力等其它外部因素的干扰。因为当光纤受到外力的作用时，涂覆层部分会因外力而对光纤内部产生剪切力，导致光纤传输层(包层和纤芯部分)的形变，形变又会导致βx方向和βy方向的传播常数发生变化。另一方面，因βx方向和βy方向相差很小，在外力的作用下，这两种偏振模会随机地互相耦合，这两种原因都会使PMD发生变化。由此可知，收线张力的诸多因素对单模光纤的PMD测试影响是非常大的。而外部因素的随机性和不可避免性，进一步影响了PMD的测试稳定性，因此，单纯提供光纤以一定张力在光纤盘上测得的PMD的可靠性已经不能满足客户的需求。因为这样的测试状态与模拟成缆后光纤所处的应力状态存在较大的差异，测试结果具有不确定性和不稳定性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种在零张力状态下光纤偏振模色散(PMD)的测试方法，该测试状态与成缆后光纤所处的应力状态接近，测试结果较为确定和稳定。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
将光纤从小光纤盘上以0～0.1N的张力绕到半径大于或等于140mm的测试光纤盘上，
绕在测试光纤盘上进行测试的光纤长度为0.8km～4.2km，光纤在测试光纤盘上的排线不超过6排，
光纤绕到大盘上后，水平放置时间为20分钟以上，使光纤充分释放绕线过程中产生的残余应力，
依据《单模光纤偏振模色散试验方法》(YD/T1065-2000)标准的要求进行光纤的PMD测试。
按上述方案，所述的水平放置时间为1～2个小时。
按上述方案，所述的测试光纤盘的半径为140mm～400mm，轴向长度为750mm～1000mm，光纤在测试光纤盘上的排线通常为1～2排。
按上述方案，光纤在测试光纤盘上的排线间隔(每圈光纤间的轴向空隙)最少设置为5～10um。
本发明的有益效果在于：1、光纤处于零张力状态时，基本消除了外应力对PMD测试的影响，所以其测试的重复性最好，获得的PMD结果最为可靠，能够提供更准确的PMD数据，有利于厂家选用合适的光纤；2、光纤的零张力PMD跟成缆后的PMD结果具有更好的相关性，测试结果表明零张力PMD跟成缆后的PMD的偏差在
以内，基本上可以认为是重复操作引入的误差；零张力PMD相比与有张力PMD测试表现出更好的可靠性，与成缆后光纤所处的应力状态更为接近；3、被测光纤的长度、弯曲度等参数选择合理，因此，测试方法简便，光纤的PMD测试成本低，有利于推广应用。
本发明的上述效果也为以下的实验进一步证实：
1、零张力PMD测试的重复性验证
为了验证零张力情况下PMD的重复性，分别选取三组光纤绕到半径160mm的大光纤盘上为，每组进行6次零张力、0.3N和0.6N张力PMD试验，得到表1：
表1不同张力情况下PMD试验结果
分析上表可知：三种情况下PMD试验结果的标准偏差均在0.002以内，但零张力PMD重复性是三种情况中最为理想的，其标准偏差均在0.001以内，而0.3N张力PMD的试验标准偏差均大于0.0012，0.6N张力时PMD的试验标准偏差均大于0.0017。这说明随着收线张力的降低，外应力对光纤PMD的影响逐渐减小，从而当光纤处于零张力状态时，基本消除了外应力对PMD测试的影响，所以其测试的重复性最好，获得的PMD结果最为可靠。
2、零张力PMD测试与成缆后PMD结果的比较：
收线张力对单模光纤的PMD测试影响非常大，由表1可得三组样品光纤的PMD均值与收线张力的关系，由图5可见，随着收线张力的增加，测试所得的PMD结果反而减小，且最大差值达到了
虽然零张力PMD测试的重复性比有张力PMD测试的要好，但是有张力的PMD测试标准偏差均在
以内，远远小于两种方式之间的最大差值。为了进一步验证零张力PMD测试的可靠性，我们分别对长飞公司生产的大量G.652光纤进行了0.6N收线张力和零张力PMD测试，并结合成缆PMD试验，得到图6，结合图6中数据，通过计算可以得到：零收线张力PMD的均值为0.6N收线张力PMD的均值
成缆后的PMD均值为
由此可知：单模光纤零张力PMD测试结果较有张力情况下的PMD测试更好的反映了光纤成缆后PMD值，零张力PMD跟成缆后的PMD结果具有更好的相关性。同时，零张力PMD跟成缆后的PMD的偏差在
以内，已经基本上可以认为是重复操作引入的误差。由此可见，零张力PMD相比有张力PMD测试表现出更好的可靠性。
附图说明
图1为光纤PMD与收线张力的关系图。图中带菱形的线条为0.6N张力的PMD，带矩形的线条为零张力的PMD，带三角形的线条为成缆后的PMD。
图2为不同张力情况下光纤PMD结果比较图。线条符号同图2。
具体实施方式
以下进一步说明本发明的实施例。
实施例1.取段长为1km的G652.D单模光纤，以零张力绕到半径为200mm的光纤盘上，排线间隔(每圈光纤间的轴向空隙)最少设置为9um，放置40分种后，进行PMD测试，
然后绕回小光纤盘，进行成缆实验，用同样的设备进行PMD测试，得到
实施例2.取段长为2.1km的G652.D单模光纤，以零张力绕到半径为250mm的光纤盘上，排线间隔(每圈光纤间的轴向空隙)最少设置为7um，放置40分钟后，进行PMD测试，然后绕回小光纤盘，进行成缆实验，用同样的设备进行PMD测试，得到
实施例3.取段长为4.2km的G652.D单模光纤，以零张力绕到半径为300mm的光纤盘上，放置40分种后，进行PMD测试，
然后绕回小光纤盘，进行成缆实验，用同样的设备进行PMD测试，得到
Claims (7)
1.一种光纤偏振模色散测试方法，其特征在于
将光纤从小光纤盘上以0～0.1N的张力绕到半径大于或等于140mm测试光纤盘上，
绕在测试光纤盘上进行测试的光纤长度为0.8km～14km，光纤在测试光纤盘上的排线不超过6排，
光纤绕到大盘上后，水平放置时间为20分钟以上，使光纤充分释放绕线过程中产生的残余应力，
依据《单模光纤偏振模色散试验方法》(YD/T1065-2000)标准的要求进行光纤的PMD测试。
2.按权利要求1所述的光纤偏振模色散测试方法，其特征在于所述的水平放置时间为1～2个小时。
3.按权利要求1或2所述的光纤偏振模色散测试方法，其特征在于所述的测试光纤盘的半径为140mm～400mm。
4.按权利要求3所述的光纤偏振模色散测试方法，其特征在于所述测试光纤盘的轴向长度为750mm～1000mm，光纤在测试光纤盘上的排线为1～2排。
5.按权利要求1所述的光纤偏振模色散测试方法，其特征在于取段长为1km的单模光纤，以零张力绕到半径为200mm的光纤盘上，放置40分钟后，进行PMD测试。
6.按权利要求1所述的光纤偏振模色散测试方法，其特征在于取段长为2.1km的单模光纤，以零张力绕到半径为250mm的光纤盘上，放置40分钟后，进行PMD测试。
7.按权利要求1或2所述的光纤偏振模色散测试方法，其特征在于取段长为4.2km的单模光纤，以零张力绕到半径为300mm的光纤盘上，放置2小时后，进行PMD测试。
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