两种PMD改善途径
偏振模色散(PMD)是限制光传输网络向高速率、长距离、高容量的方向发展的主要因素，因此越来越受到了网络运营商的关注。
导致PMD增大的原因较多，如光纤本身的几何不对称、光纤受到的外力不对称，都会影响单模光纤中的两个偏振模以不同的速率传播，最终导致脉冲信号分裂或变宽，从而限制了信息高速率的传播。
对于数据网络系统能够承受的PMD值是10%的比特同期，换算过来就是：
2.5Gb/s的系统对应40ps
10Gb/s的系统对应10ps
40Gb/s的系统对应2.5ps
所以，网络的传输速率越快，其对PMD值的要求就越严格。另外对于模拟信号系统，PMD增大也会导致模拟信号变形，对于60信道的模拟系统，PMD要小于4ps才能够保证信号的传输质量。因此，不管是数据网络系统还是模具拟系统，对光纤的PMD值要求都很苛刻。
在过去的十几年里，科学家就对PMD进行了大量的研究与实验，就如何降低光纤的PMD做了大量的工作。对于PMD的改善主要有两种方法，第一种是提高光纤的折射率及应力的对称性，这种方法的关键是要控制现存的光纤生产工艺，保证生产出的光纤具有较好的几何对称性及减少光纤所受到的应力。第二种方法就是在光纤生产过程中扭转光纤，人为地加入可控制的光纤双折射分布，此种方法是20世纪90年代开始应用于光纤生产的，而且被证明是降低光纤PMD的有效方法。
光纤的双折射及PMD
在单模光纤中传播的模分为两个相互垂直的两个偏振模，两个偏振模以不同的演变常量β1、β2在光纤中传播，两者之差可以用来定义光纤的双折射Δβ：Δβ=β2-β1
光纤的双折射也可以描述为拍长LB：LB=2π/Δβ
拍长的意义可以理解为：光的偏振态在传播了距离为LB后会重现原来的状态。由于光纤双折射的存在，两个偏振态会以不同的群速率传播，这就会产生群时延(DGD)，某一段光纤的PMDγω可以定义为在这一段内光纤的DGD：γω=(dΔβ)/(dω)
ω是光波的角速率，对于一根没有随机模耦合的、有着均匀双折射的光纤，光传播过程中产生的DGD与光纤长度成正比：τ=γωL
但此公式只适用于短光纤，对于长光纤来说，由于存在随机的动态不平衡及随机的模耦合，其DGD不能简单的通过此公式算出。所以，一般对长光纤的DGD的计算要运用到模耦合及统计工具，经过理论论证，长光纤或有模随机耦合的光纤的DGD值与长度的平方根有关：τ=γω(h×L)1/2
h是模耦合长度，可以理解为在光纤中耦合发生的频率。由于单模光纤的双折射是比较小的，所以，基于随机的模耦合理论可以用来描述光纤的双折射机理，这就是JONES矩阵耦合模式原理，也是描述光纤PMD及用来指导拉丝扭转的原理。
光纤的扭转思路
光纤扭转有两种思路，一种是旋转预制棒，另外一种是直接扭转光纤。旋转预制棒的概念是20多年前由Barlow在他发表的《Birefringence and polarization mode-dispersion in spunsingle-mode fibers》论文中提出来的，其原理是通过一定的角速度旋转预制棒，给光纤加入可控制的双折射，达到优化PMD的目的(见图一)。但是这种方法一直没有得到规模化的应用，因为这种方法只能适用于拉丝速度较低的拉丝技术，对于高速拉丝，操作很难。同时在20年前，网络的传输速率低于2.5Gb/s，在这样的传输速率下，PMD不是网络传输的主要问题。
直接扭转光纤是在十几年前由Hart在1994年3月29日发表的《Method of making a fiberhaving low polarization mode dispersion due to a permanent spin》[2]论文中提出来的，在拉塔中安装一个光纤扭转装置FSU(fiber spin unit)，此装置可以直接地扭转光纤，此种方法得到了较普遍的规模化运用。
光纤拉丝扭转技术
两种扭转思路中直接扭转光纤是现在高速拉丝的首选，也是可行、可操作的一种思路。另外，这种思路的灵活性较大，可以控制不同的拉丝方法及拉丝速度。图2中展示了两种直接扭转光纤的扭转装置。一种如图2(a)所示，滑轮和光纤相接触，轮子在水平位置基础上倾斜一定的角度，按照一定扭矩旋转光纤；另外一种如图2(b)所示，两个滑轮水平安装，光纤从两个轮子间通过，两个滑轮以相反的方向来回运动达到扭转光纤的效果。这两种装置的效果相当，各个厂家根据不同的塔结构选用适合自己的装置。
在现在实际运用中的拉丝扭转技术有：恒定或单向、正弦曲线、频率调制和幅度调制四种。恒定技术只有一个参数——拉丝幅度，因此是最简单、最直接的一种方法，但是效果不是很好；正弦技术是来回旋转光纤，有两个参数——幅度与周期，可以更优化光纤PMD性能；
另外频率或幅度技术对PMD性能的改善效果也不错。四种方法的效果比较请见图3。
选用合适的装置和拉丝扭转技术是优化光纤PMD性能的第一步，想要真正做的好，关键是要对工艺的摸索和调整，当前的先进工艺可能把光纤的PMD值降到0.05ps/km1/2以下。
扭转光纤的PMD性能
经过扭转的光纤在成缆链路中的PMD值较小且较稳定，而没有经过扭转的光纤在成缆后的PMD值较大且很不稳定。但是按照现在的制棒技术生产的预制棒拉出来的光纤，没经过拉丝扭转的光纤单盘光纤PMD测试值可能也会很低，但其PMD高斯分布离散，一量成缆后其PMD链路值就会很高。
中天科技光纤有限公司为了顺应现在网络高速率、高容量发展的需求，引进了先进的光纤扭转装置(FSU装置)，并与国内著名的长飞光纤光缆有限公司合作研发，开发出先进的拉丝扭转工艺，于2005年初成功地掌握了改善PMD性能的拉丝扭转技术--正弦扭转，生产的光纤的PMD性能达到了业界最好水平。下图4是干涉法测试的经过拉丝扭转光纤的PMD分布图，其分布非常集中且对称，说明PMD性能很好且稳定。与没有经过拉丝扭转的光纤的PMD分布图(见图5)有明显的差别。
经过拉丝技术扭转且经过氘气处理的光纤是G652D光纤，此类型光纤是现在高速率、高容量的干线的最佳选择。其与G652C的主要区别是PMD的高斯分布集中和对称程度。
光纤的PMD性能是当前网络发展的主要问题，在生产过程中对光纤的PMD进行优化是业界的趋势。直接的拉丝扭转技术是降低光纤PMD的有效方法，现在这种方法已经在工业化中得到应用，实践证明，使用这种技术生产出来的光纤的PMD性能得到了很大的提高，完全满足当前网络发展的需要。
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