TW464759B - System and method for measuring polarization mode dispersion suitable for a production environment - Google Patents

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A7 B7 464759 五、發明説明（丨） · 發明領域： 本發明係關於光學量測裝置以及方法，以及特別關於 量測不同群組延遲以量測雙折射性之裝置及方法。 發明背景： 光纖為長距離通訊系統之有利的傳送介質，因為其具 有非常大的頻寬（即數據運載容量），無噪訊，以及相當低之 價格。·5夕石光纖中衰減已減小為相當低程度使得有可能傳 送數據經過數百公里而不需要放大器或再發器。傳送過相 當短距離之先纖通訊系統運載數據容量大部份受到傳送器 或接收器中電子及光電元件速率影響。目前，大部份先進 商業化可利用光學接收器以及傳送器受限於1 〇GHz/秒(Gb/ s),雖然已進行開發4〇Gb/s之系統。 不過，對於傳送通過較長距離通訊，各種形式色散將限 制有用的頻寬。相當大斷面圓柱形光纖能夠傳送一些呈現 出不同空間功率分佈之波導模。在基模與較高階模間傳送 速度並不相同，實際稱為模色散。由傳送器對光纖外加光 學訊號通常包含光纖所有可維持模之分佈。因為模色散’ 在傳送一段長距離光纖後不同模以些微地不同時間到達接 收器。傳送速率受限於沿著傳送長度之積分色散。 為了防止模色散，大部份作為長距離光纖通訊系統依 靠單模光纖。在具有心蕊與包層單—光纖情況下，單模光 纖心蕊太小，以及心蕊與包層間折射率具有差值，光織只維 持基模。所有較高階模隨著長距離通訊之距離快速地衰減 。對分佈彳t光纖或具有多包層光纖之說明為較複雜的，但 本纸献妓财丨幻蜱（ I ,1訂 .線 (請先閒讀背而之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央嘌準局3£消资合作^.印- 經濟.哪中央樣準局負工消$5'作.ά'-'fa 4 6 4 7 5 9 A7 __—--^___B7 五、發明説明（ 是人們十分f解如何製造以及測試單模光纖。 圓形對群模麵實際上轉「%個基本橫行模，其相 當於兩個低階模之偏極狀態。為了得到良好的近似，該兩 個最低階，在光_形幾何形狀巾為的及具有相同傳 播速度使伃並不存在偏極侧色散。不過如後面所說明， 偏極相關色散會發生於實際光纖中。 過去，傳送賴光敵高位元速率受限於 色散，亦稱為群組速度色散。外加於光學運載訊號之數據 訊號將使光學賴具対_£，不論其是否受到脈沖訊 破頻譜分職妓丨類比訊·據織而產生，常，光學 訊號傳播常數或速度主要決定於4之折射率，其隨 著光學頻率變化。因此，光學訊號之不同頻率組成以不同 的^到達接收光色散能夠藉由操作於接近零色散波 長下，砂;5情況為1··，或II由補償色散之其他方法減為 最小。 不論其為®形對稱設計，實際上光纖通常為雙折射性 :此係指兩個最低階輪向模並不會衰減，以及在任何點之 ^纖，要概為具有快速細及緩慢軸。m纖運行電 好向里分观群於光纖快速與緩飾之兩憾傳播相對 地^快速或缓慢的d因此，通過光纖訊號之群組速度為 光子錢職m之函數。雙折射性麟、於内部或外部因 =。光纖可加以抽拉為實際上些微地非圓形。按裝光纖將 '使光，截义到彎曲，側向負載，各向不同的應力，扭轉。雙 折射性交互作用由於兩個模耦合而變為複雜，該耦合發生 "尺'人如1中㈣家樣準（CNS ) Λ4規格（2! 〇 x 297公梦） Γ -----------^------- I 丁------11.. • -，<Γ-·ο . 么 (誚先閱讀背面之注意事項再填寫本页) 部 I 土 局 .泎 ;:h 4 6 4 7 5 9____ 五、發明説明 A7 B7 於光纖扭轉，彎曲，或其他原因情況下。耦合作用促使能量 轉移於相互垂直模之間。但是存在模耦合，群组延遲持續 地擴散而導致顯著的偏差模延遲或色散(P腸h模耦合原 因尚未完全地清楚，但是其利用所在位置間之平均距離(模 耦合長度）由不規則地發生模耦合位置之統計模式加以模 擬，3玄距離通常假設界於5公尺與100公尺之間。確實模搞 合長度決定於光纖配置以及並非一般本質性光纖雙折射性 之特性。 估計上述l〇Gb/s情況下_偏極模色散限制光纖傳輸位元 速率大於其他升>式之色散。偏極模色散由於加入複合第二 階畸變以及訊號衰減使有線電視(CATV)系統性能惡化。 些光纖製造商利用對光纖施加小的連續性扭轉而抽 拉出光纖使得製造過程各向異性無法使快速及緩慢模永遠 地對準於傳播模。因而，兩個模間傳播延遲之差異減小，而 導致PMD減小。經過長距離減小總p膨其他技術亦週期性地 改變製造過程扭轉之方向。 過去，偏極模色散被視為時間相關之救信立愛祕 計加以綱。通«嫩於大直彳_上低張 之長度（丨公里或更大）光纖量測。捲繞於較小直徑運送線 轴較高張力會產生彎曲以及應力而影f雙折祕以及模搞 合，因而產生平均PM卜不過，設定該測試需要時間以及設 備°除此，由運送線軸或生產線切割下1公里光纖區段無法 作其他使用，以及測試表示1公里損耗，其為標準25公里線 軸之4¾損耗。 (請先閱讀背而之注意事項·再填寫本頁) 丁 、-° 绍 本纸疚尺度適川中闽囤家棕準（CNS ) Λ4規格（21 〇 X 297公笼 6> 4 6 4 7 5 9 A7 '.五、發明説明（今） 缍濟郎中央¾毕局3工消汴合作.>1中泛 需要量測預期在實際環境中所遭遇之偏極模色散效應 而不需要對紐段光纖作測試。更f要精確地以及綠定地 方式1測偏極模色散之效應。 發明大要： 本么月包έ種方法及裝置以量測光纖中偏極模色散 ，優先地將賴基本偏極關之;ρ同群崎遲數量化。 在本發明-項中，使用一個或多個不同調光源以及光 學帶通紐H赌應光紅偏光胃，其_為可量測光纖 之雙折射性。偏光n制光纖如何影響通過其巾光線之偏 極狀態，優先地量測偏極模延遲或色散。 可見雷射光線可目視對準地切換至光纖。與非同調光 源光線相纽長之飾光線亦可切魅光纖収以電子方 式H成對準。光學切換n㈣在測試時位於光纖輸出 處切換光駐其他胁器以及鮮感測^不會影響偏極 模色散之量測。 光..截A3著其長度施以經選擇數量之扭轉。可使用量測 杻轉相關偏錄色散以歌出光纖之數項光學特性β光纖 在測試過㈣可施趨_數值之負載或其他負荷。 對-段短的光纖偏極模色散量測值可經驗地與較長光 纖產生對細係，使胁輪合長度位於兩段光纖之間。 對應關係能夠使用來量測模耦合長度。 附圖簡單說明： 第圖（圖1)為較短長度光纖作偏極模色散量測之系 統示意圖。 ---------：--Lik------訂------绮 (請先閲讀背面之注意事項再½巧本頁〕 本驗尺幻㈣巾額 7 經濟部中央標準局男工消赍合咋.杜印製 464759 A7 _ —------~______ B7 五、發明説明（r) 圖。第二圖（圖2)為與光纖不同群組延遲相關之扭轉曲線 科(圖3)為偏極模色散較短長度與較長長度值間 之對應關係曲線圖。 第四圖（圖4)為負載單元之軸向斷面圖。 附圊數字符號說明： ’ 測試麵10;光源12，14;切換器16;光纖ί8;透鏡 20;偏極=22;透鏡24;切換n 26;光纖28;偏極分析儀 30;渡波s 40, 42;功率儀46;扭轉單元50;曲線60;工作 台70;負載軸承72。 ’ 詳細說明： 本發明此夠作偏極模色散量測，其藉由改良量測系統 對-段k絲度賴進行制^光纖長度通常保持約為】 公尺，忒長度通常小於模受到環境影響而不規則混合之長 度’即模齡長度。短長度健㈣餘較長之光纖以預 測出其實際特性。 ' 在基本Jones矩陣量測技術中，兩個相互垂直偏極模間 之不同的群組延遲△ Γ 1]在ω 1與頻率範圍内作量測 。在一般情況下，只有兩端頻率^與^^需要量測，該兩 個頻率構成一個令人感興趣寬廣區域，該兩個頻率例如波 長為1300nm與1550nm。不同群組延遲由每一組兩個 頻率量測之Jones矩陣得到。Jones矩陣T為可能具有複數 元素之2x2矩陣，其將表示為兩個元素向量之兩個相互垂直 輸入訊號之偏極狀態與通過一些被量測光學元件後輸出訊 本紙浪尺度適用中围!囡家棉準（CNS ) Λ4说狢（2丨0乂 297公梦） ---1A------1T----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I) 局 .-It 464759 A7 B7 五、發明説明 號之偏極狀關連。使用來量測Jones矩陣之光學量測線 路一個範例顯示於圖1示意圖中。具有1米長度之測試光纖 10(FUT)放置為直線於工作台上。兩個狭窄頻帶光源12 μ 藉由4x1光學切換器16選擇性地切換至單模輸入光纖18。 第一透鏡20使輸入光纖發出之光線準直通過可控制偏極器 22。第二透鏡24導引由輪入光纖18發出之偏極化光線至測 試光纖10之輸入端部。透鏡20, 24中一個可加以去除，一個 透鏡聚焦於兩條光纖10, 18上。由測試光纖1〇輸出之光線 被切換通過1x2光學切換器26到達單模輸出光纖28,其輸入 至偏極分析儀或偏極器3 0,例如為由Hew丨et t-Packard Pa 1 a Alto, CA供應之HP8509B。在Lx2切換器26兩側之光纖為輪 出光纖28。 偏極器量測所感測訊號之偏極狀態，其可能為p〇incare 球面上一點特徵。poincare球面平分線代表線性偏極，極 點代表兩個圓形偏極，以及平面代表橢圓形偏極。對於每 一光學頻率，偏極器22設定為三個不同角度位置或三個不 同對準偏極器22插入於光束路徑中以產生已知系列之進入 測試光纖10線性偏極狀態。偏極分析器30量測所形成複雜 輸出偏極狀態之向量，其可表示為h，v以及Q。一般所使用 一組角度為0, 60,及120度雖然能夠很容易地以45,及90 度替代。 由這些六個偏極狀態，Jones矩陣能夠藉由例如目前所 兒明之方法计异在相乘係數内。一組由三個量測狀態得到 複數比值由量測狀態向量之X與y值計算出：kph/hy; k2 私曲適if]㈣因家縣（CNS) Λ4規格（2!0$297公及） 1 -訂-- n^i *If—— 線 Α7 Β7 4 6 4? 5 9 五、發明説明（丨7

Vvy’k3-Qx/qy;以及k4:(k3-k2)/(krk2)。為了在複數 純量乘數/3範圍内，傳送jonesw矩陣T為 T；=/S [kk4... k2/k4. ..1] 由於此為本徵值分析，純量係數例如為召並不重要。線性 輸入偏極挪祕先制的，但是—些形式偏極器並不需 要設定輸人偏極狀制時偏綺3Q制輸出之偏極狀態。 所顯示偏極分析儀30包含光學輸出可選擇於兩個在 1310與1550nm下發射之Fabry-Perot雷射之間。該雷射光 源能夠經由4x1切換器16切換至測試光纖1〇 ^不過，如下列 所说明，其他光源能夠對主要量測為需要的。兩個光學切 換器16, 26㈣顧已商業化切鋪實施，—項依據機械可 移動光纖選擇性地由一個端埠耦合至任何其他端埠。 在兩個頻率下量測jones矩陣使用來計算矩陣乘積 其本身為2x2矩陣，其中表示逆矩陣 ’TT—i=I,其中I為對角線為1之單位矩陣。不同群組延遲計 算為ArgC/VhVkrωηΐ) I 其中Ρ丨及ρ2為矩陣乘積T((ωη ΐ)複數本徵值以 及ArS表示幅角函數Arg(Aeie)—e。 本徵值為矩陣乘積Τ( ω jr1 (ω w)兩個對角元素之 對角轉置，其中對角線法利用為人所熟知量子力學及光學 本徵法進行演算。 不同群組延遲(DGD)△ r η為量測波長範圍内之光纖雙 折射性或偏極模色散之一項量測及對量測光纖作標準化。 貫際上，為了消除輸出光纖2〇及輸出光學路徑中相關 A7 —*~ __ B7 丨·Ι 11½ 自 γ _ __ _ 五、發明説明（^ ) 元件影響，偏極器22與偏極分析儀30間之路徑被分咸兩部 份，通過測試光纖1〇之路徑具有光纖了咖碰陣仏及輪出 路徑具有其餘jones矩陣R。一項對包含測試光纖1〇及輸出 光纖20之整個路徑量測所構成之jones矩陣纟丨。移除測試光 纖10’以及偏極器22以及相關光學元件20, 24因而在相當於 測試光纖10輸出端之點處。對輸出光纖28及輸出路徑内其 他部份量測其餘Jones矩陣R。本徵值ρ2再對測試光 纖10單獨地依矩陣乘積計算 邊技術歸諸於能夠量測出不同群組延遲小於12χ1〇-!5秒， 解析度至少小於50x10-18秒。 圖1量測線路以數種方式加以改善。不使用包含在偏 極分析器30之傳統雷射，使用發射光線二極體(LEt))作為光 源12,14—。可採用商業化LED,其發射兩種波長例如為丨31〇 ⑽及1550·。具有並不激發相當寬廣頻譜之LED丨2，14輸 出藉由各別帶通濾波器40, 42例如具有頻寬約為1 〇nm中央 波長接近各別LED 12, [4光學輸出尖峰之3dB介電質薄膜干 涉遽波盗如以濾波。能夠使用其他非同調光源。假如在兩 種波長下能夠發出足夠光線，能夠使用兩種波長之單一光 源。LED 12,14以及帶通濾波器4〇, 42組合將使同調噪訊減 小。同調。罕訊起源於測試光纖12與輸出光纖2〇間之相鄰耦 合接頭，在該處兩條光纖具有兩個小平面由小的間隙所分 離以減小反射。雷射具有同調長度為3〇公分。因而，在間 隙中同調訊號多次反射為建設性或破壞性干涉，因而產生 本紙浓尺度適用中!與囡家枕準（CNS ) Λ4现格（210X 297公贷） // 、 < t ; i -一 ----I--- FI u - I--.^r --------丁 - I— _____ Ay I____ 身 Ί5 ^ (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 47 5 9 A7 ——— -------- B7 五、發明説明（q) 噪訊。 對於由非同調光源發出光線之同調長度小於微米 (在糸統中為最小域_之兩倍.)，光線無法對多次反射 f生顯者地干涉。優先地使題D 12,14料代偏極分析 j發出之光源。LED無法激發以及具有非常非f短同調 其具有相當見廣放射波長，但是帶通遽波器4〇，鄕 j小頻寬為可接受之紐以允許作精麵驗量測，但是 π通渡波’ 42必需非常狹窄以達成同調雜。 減小同5周之另外一項方式為以—個角度不同於輪 出光纖28輸入小平面肖度至少約為（度切開測試光纖狀 輸出端部。.光線在該變化間隙中共振並非必需的。優先地 ，測試光纖⑽f直地爛，以及輸出光_之輸入端部以 1度切開，其以圖1中斜線表示。 ，不，光_準以及對輸出路徑量測jQnes矩陣R所需要 之對準藉由在光纖輸㈣鱗，在戦光_，以及輸出光 纖20輸入端部處未顯示之平移載台進行。輸出光纖應該堅 固地固定使得其無法在量測時加人可變化之偏極模色散。 在工作台.轉完舰粗略對特㈣射見光雷射輸出經 由4 X1光子城& 16到達測試光麵或在其餘量測過程中 切換至輸蚊纖28而魏料。可絲線在紅外線單模光 纖1〇’ 18, 28中傳播產生相當高損耗以及促使光纖熾熱，或 逐漸熾熱或輸Λ紐㈣可見地絲料減鮮。在偏 極分析器30中由 12發出光線輸出之光學強度與雷射光 源發出之光線比較為相當低。作為微細調整，4χ1切換器16 _______1 ml - ! - - - -- - -i lii - I .4^- - 111 n I— I I - - - -- - ---^, ΐ i -1- n^! - ! -i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本縣尺度適州中( CNS ) Λ4規格) A7 ------β7 五、發明説明（丨〇) 以及1x2切換器26切換偏極分析器雷射光源發出之光線，其 在光纖中為單模之波長，到達光學功率感測器46，以及調整 工作台使感測器46訊號變為最大。已觀察到ιχ2光學切換 器26對偏極模色散影響保持為相當穩定使得一旦對其餘矩 陣R計算並不會干涉量測測試光纖1Q之J〇nes矩陣當然 有可能將感測器4 6加入於偏極分析器3 〇中，其已經包含至 少一個感測器。 在偏極为析儀30中雷射光源能夠使用來感測相位薦匕真 。該效應起源於量測值本質上為對應至面之相 位角度，以及相位角度大約在180度範圍内。為了感測出亂 真’波長些微地與兩個LED 12,14波長不同之分析儀雷射光 源或另外一個雷射使用來量測另外—個j〇nes矩陣。假如 與波長相關三個DGD值幾乎為固定的，量測為有效的D假如 中間波長為不同的，量測偏極模色散由於敲_真而呈現相當 低為很有可能性的。 圖1另外一個裝置包含使用旋轉半波板偏極器例如為

Thor Laboratories of Newton, NJ供應型號PA430而非HP 偏極刀析儀°光纖28輸入i而部以及偏極器放置於橫向可移 動載台上。光纖28直接地連接至光學功率儀46而益不加入 切換為26。在測試光纖1 〇輸出處利用載台定位光纖28在 測试光纖10兩端處載台加以調整以利用功率儀46對準測試 光纖10。載台橫向再移動偏極器為緊密地面對測試光纖⑺ 之輸出’在其中存在自由空間。DGD量測再以先前所說明方 式進行。裝置提供更具穩定性以及去除需要計算其餘矩陣 本纸识尺度通用，卜国闺家標準（CNS ) Λ4规格（2]0ΧΜ7公；） / 5 4 6 47 5 9 五、發明説明 經 濟 部 中 央 局 R °可使用另外-種形式偏光儀例如使用光學時間領域夕 反射儀^ 光纖扭轉效應可藉由將測試光纖1〇 一端連接至扭粹〒 ，50而加峨察，其關⑽_7_向巾心柄。f 式光纖10其他端部II絲顯示之夹頭純固定而扭轉 於測試光纖職度為較齡X及選擇小於混合模長度對偏 ，色散杻轉產生之效應朗定的以及能合< 最小效應經由光彈性效應而加以預測出。 扭轉單元50必需加以設計使光纖上各向異性力量減為 最低，因為其本身產生雙折射性。標較計包含兩個固定 光纖之圓柱形央頭。鑽模固定夾頭相距2公分牢固地在四 週固疋光纖，當其旋轉時為相當柔和並不會使光纖產生額 外的雙折射性。連接至光纖一端之賴被固定，同時連接 至光纖另外-個鑽模裝置於可旋轉載台，其在每—方向能 夠旋轉五圈。 能狗使用-些不同用途之扭轉單元5Q。其能夠量測儲 存於光纖中扭轉以及在捲繞過程中產生之效果。先前達到 忒情況之嘗試使用1〇〇公尺長度之光纖。假如裝置測試光 纖10製造環境中不是故意地產生扭轉，扭轉單元能夠使用 作為對準工具。在說明中將變為清楚，其能夠加以使用將 扭轉所導致雙折射性由光纖本質性雙折射性分離出，有時 以拍長度表示。 人們相信關於零扭轉以及對短光纖量測之pMD值為長 光纖PMD最佳預測器。在低扭轉區域中淨零扭轉值能夠對 ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本Ϊ ---^------,—訂---- 線 .尺kA/Vhp围囚家招辛（.) Λ4况格（297公汴） 經濟部中央墦华局力工消背-w-^..ri.-pa 464759 五、發明説明（丨>) 製造以及試驗時所產生扭轉使用偏極模色散△r⑪如模 擬導出，該色散存在於短長度未捲繞光纖中或該光纖所導 致(在抽拉處理過程t光纖並無顯著的扭轉)，為扭轉角度 θ之函數 Δ τ tVflst=A r0/{l4-4[(6?-(90)/A/5J2}0·5 其中10為淨非零DGD值，為扭轉偏移角度，以及△方為 光纖固有雙折射性，其與拍長度LB成反比。量測偏極模色 散為所施加扭轉函數之一項範例顯示於圖2曲線圖中，其— 圏為360度扭轉。實驗數據以實心圓表示。數據依據兩個 參數Arp(曲線60尖峰）以及固有雙折射性Ak對上述公式 標定為曲線60,其相對拍長度l=9. 75公尺。不過，產生有效 扭轉假設實際機械性扭轉為〇. 92,其中差值係由於相反方 向光彈性效應所致。對上述公式曲線標定之内插產生零扭 轉偏極模色散△ r 更精確之數值。 在該曲線中，試驗所導致或其他存在杻轉偏移0 ^已作 調整。内部扭轉可能由操作員所引起，以及0.75轉/m值為 不尋常的。光纖捲繞操作可扭轉光纖，以及反向扭轉無法 由操作者進行。一般值為〇. 3轉/m。光纖製造會無意地產 生單方向旋轉。在光纖製造時振幅為3轉/m旋轉振遭(順時 針再逆時針）單方向旋轉為0 1轉/m。旋轉與扭轉不同，其 中並不存在柚拉處理過程所產生旋轉之回復光彈性力量q 為了說明在測定光纖本質性雙折射性時所引起之扭轉 ，接續下列處理過程。在進行先前所提及強度對準後，對一 些扭轉值作偏極模色散量測°每一量測之間，再對準測試

464759 A7 -----__£1五、發明説明（l?) 光纖10輸入側對任何旋轉偏移作補償。當利用偏極分析儀 量測時所呈現偏極模色散最大值之扭轉角"為淨零扭轉 位置θο。需要作補償之90度紐轉並非一般性的，以及其直 少-部份在光纖按裝過程中產生。依細2所顯示相關性， 使用偏極模色散之最初量測值通常將產生太小數值。 人們了解偏極模測試所需要之重複性量測以及扭轉試 驗能夠很容易地自動化。除此，扭轉公式對未知角度偏移 能夠一般化以合併扭轉對準與扭轉數據形成。同時可 了解其餘偏極模色散即其餘jones矩陣R只需要不定期地測 試，因為其假設與使用作為測試光纖10之光纖無關。 由上述公式所預測以及圖2試驗所觀察到扭轉相關性 假設光彈性效應相當小使得扭轉無法在光纖中產生顯著的 應力。可以其他方式表示，與光彈性效應比較，固有雙折射 性假設為相當大。加入應力效應更完整之說明表示如下._ Δ r twist=[ωδ r 〇2Kg-2)( Θ-Θ〇)2g ]/[(ω2Δ τ 〇2+(g-2)2( Θ-Θ )2]°·5 其中g為光彈性常數以及g’為對頻率之導數，dg/dw。任何 〇 △ τη負值應該加以改變為正值。該公式亦能夠有益地採 用△召r g關係。石夕石一般值為g=0,14以及g，=1. 〇36χ 10 17,其中 Θ wrad/m，△ r 以s/m，以及⑺ Urad/s表示。 對於非常小數值之固有雙折射性Λ1ί，所觀察扭轉相關 △ Γ twist開始時具有非常低之數值以及隨著不同角度正 值及負值之扭轉差值角度（0 - Θ 〇)單調地增加。對於具有 非常低固有雙折射性光纖之非扭轉DGD無法量測，零杻轉 DGD能夠由各邊較大值斜率計算出。在固有雙折射性以及 滅尺戚晴騎（叫祕u ) 广if先闐该背面之注意事項存填，¾本I)

464759 A7 五、發明説明（（屮)

經濟部中夬標本局只xisiit.-'L-fi印X =性效應之中間範圍中，圖2尖峰由尖銳地提高之尾端圍 繞者。 由較短長度即顯著地短於模耗合長度之光纖量 極模色散需要_^域值作某種程度_，輸 測光纖模輪合具有顯著的影響。該相關能夠經驗地利用里 展出之對應關係進行操作]公里長度光纖作偏極模色散 測試’例，赠先前所說明傳統處㈣錢行測試。較長 長度之i4，’.且預先决义温度，光纖捲軸直徑，捲軸上光纖 張力，以及光纖所在線欖形式之條件下進行。1么又尺光纖由 1公里光纖端部或由相同線轴切割下（或可能重複兩次處理 過程)，以及較短長度依據本發明上述所說明方法作偏極模 色散測試。優先地，麵钱造過雜域_加入之扭 轉可藉由旋轉對準而加以去除，雖然對應能夠進行而不需 要對扭轉歸零。所量測較短長賴賴色散餘△ : _ 與所量測較長長度偏極模色憾數△ τ _配對。實際上 ，短長度DGD職量測賴紐作鮮化，_請光纖長度 平方根作標準化，因級㈣在兩織圍内存在不同時間 延遲相關性°量測許多試樣，每一對應關係大約為200至 1000個試H試獅觸域運送触取丨。標準化 長及短長度不同群組延遲預期關係表示如下： Δ r long-(LMCL)0·5 Llong Δ τ £hort/Lshort 其中LMa為平均模耦合長度。因此，在大部份對應關係單 純地將特定形式配置之平均模耦合長度數量化，只要分解 條件並不額外地改變短長度DGD。預期對大於1公里長度將 (Ί (锖先閲讀背面之注意事項再填艿本茛) '，今 訂 銶 4 6 4 7 5 9 -"1 — __ 五、發明説明（丨y A7 137

中 夬 樣 Γ» /.VJ Ά X 保持上述公式關係。15條光纖主要對應關係呈現於圖3中 貫心圓圈所標示之數據。該數據所標示線性標定相對鹿於 & 9公尺之平均模耦合長度LMa。該數值滿足一些條件其;、 光纖較短長度LshC)rt小於模耦合長度、以及較長長度w、 Ll〇ng:大於模搞合長度。對應關係顯示出上述公式關係 有效性。 ’' 至少利用相同的一般製造技術製造之後續線輛光纖q 對較短長度值作測試。經驗對應關係使用來預測出較大值 長度之現場特性。 顯示於圖1量測偏極模色散之裝置能夠加以使用量剛 在現場環境線纜之效應。測試光纖10放置於顯示於圖4中 負載鑽模間，其包含工作台70以及負載軸承72以施加側向 負載於光纖10上，以及圖丨裝置使用來量_DGD，即。 對不同負載值重複試驗以驗證負載效果。 對王現低，中專，以及尚DGD之三條光纖而無負載情況 下進行量測。當負載提高至24〇〇公克/公尺，低dgd光纖呈 現出非常大之相對性增加，中等DGD光纖只呈現出緩和增加 ，以及rljDGD光纖呈現出減小。 在範例中所提及光纖長度只作為範例性。雖然1公尺 測試光纖為優先使用，試驗裝置可延伸至5米而不會有過度 不方便。較1米短之長度為可能的，但是在量測較小值偏極 模色散時將產生困難。由於較小量測值，嘗試使用30公分 長度已證實為相當困難的。小於2公尺長度為較方便之尺 寸，1公尺為優先使用。雖然傳統上量測1公里長度光纖之 本紙中®國家標孪（CNS ) Λ4规格公梦） (請先閱讀背面之注意事项再填朽本頁) 訂 46 4? 5 9 A7 —_________Β7_____ 五、發明説明（丨) .., 偏極模色散，在許多情況下適當模混合能夠在大於1〇〇公尺 長度中達成。這些長度與一般25公里線軸長度作比較，雖 然線軸長度在4公里至5〇公里範圍内。 因而可看出本發明提供有效以及簡單裝置及方法以量 及ί光織中雙折射性，例如為不同群组延遲。本發明亦提供 一種預測長光纖雙折射性之方法而不需要量測長的光纖。 熟知此技術者能夠對本發明作各種改變及變化但是並 不會脫離本發明之精神與範圍。因而，下列界定出本發明 之申請專利範圍含蓋這些變化及改變。 本紙張尺度適用中国國家桮準（CNS )八4说格（2]〇><297公芹） η

Claims (1)

1. 4 6 '4 9 5 8 8 s S ABCD 六、申商專利範闊 1. 一種量測測試光纖偏極模色散量測之系統，其包含 至少一個非同調光源，其發射出第一波長光線以及第二 波長光線； 一種光學偏極器可調整為至少三種偏極狀態； . 兩個帶通濾波器分別地通過第一以及第二波長之光線以 及可插入位於至少一個光源與光學偏極器間之之光線路徑 中，由偏極器輸出光線由測試光纖接收；以及 偏光計接收測試光纖之光學輸出以及量測測試光纖所接 收光學之偏極狀態。 2_依據申請專利範圍第1項之系統，其中至少一個光源包含 弟及弟—光線發射二極體，分別發射第一及第二波長光 線以及第一及第二帶通濾波器分別地接收第一及第二光線 發射二極體之光學輸出，以及 更進一步包含第一光線切換器，其具有兩個第一切換器 之輸入，其分別地接收第一及第二帶通濾波器之輸出以及 選擇性地連接至第一切換器輸出，偏極器接收第—切換器 輸出。 3. 依據申請專利範圍第丨項之系統，其中更進一步包含. 第二先學切換器，其包含第二切換器輸入，其接收測試光 纖之光線輸出，以及 至少兩個第二切換器選擇性地連接至第二切換器輸入， 切換器第一輸出由偏光計所接收；以及 光學感測器接收第二切換器輸出之第二輸出。 4. 依據申請專利範圍第3項之系統，其中更進—步包含雷射 1( CNS} A4fm (2I0X297^^} 4 6 ,4 7 5 9

   φψ 青 ,-Β- ABCD 圍 - ，>、在第一與第二光線發射二極體相關之頻帶範圍内發射 以及在其巾第—切換器包含第三轉—切㈣輪入，其接 收雷射之輸h及選擇性地賴至第i換器輸出。 5·依據申請專利範圍第1項之系統，其中更進—步包含可. 見光雷射，其在可見光波長下發射以及其中第一切換器包 含第四個切換器輸人，其接收可見光雷射.之輸出以及選擇 性地連接至第一切換器輸出。 6·依據申請專利範圍第1項之系統，其中更進—步包含： 光學切換器，其包含 切換為輸入，其接收測試光纖之光線輸出，以及 ^少兩個切換器輸出，其選擇性地連接至切換器輸入， 切換為’之第一輸出由偏光計所接收，以及 光學感測器，其接收切換器之第二輸出。 7. 依據申請專利範圍第1項之系統，其中更進一步包含： 雷射，其在第—及第二波長之頻帶範圍内發射 ;以及 切換器，其包含至少兩個輸入，其分別接收雷射以及兩個 π通濾波β之輸出以及選擇性地連接至對測試光纖提供光 線之輸出。 8. 依據申請專利範圍第1項之系統，其中更進一步包含： 可見光雷射，其在可見光波長下發射光線；以及 切換器，其包含至少兩個輸入，其分別地接收雷射之輸出 以及兩個帶通濾波器以及選擇性地連接至對測試光纖提供 光線之輸出。 9_依據申凊專利範圍第1項之系統，其中更進一步包含扭轉 度適州t围阌家#準（c、;s) Λ4現格( I- n -1 __ ! I— i -. .-^衣 -I - - - nn --I— - : 1-i-r-aj! 'Γ , - -- I —j— I (請先閲讀背面之注意事項再填窍本頁) 9 5 7 4 ο Αβ CD -經濟部中央樣李局3工消+/合作社印ΐ.ί 申請專利範圍 单元，其能釣沿著測試光纖產生經選擇數量之扭轉。 10·依據申請專利範圍第1項之系統，其中更進一步包含負 載單元，其能夠對測試光纖產生經選擇之負載。 .11. 一種量測光纖雙折射性之方法，其包含下列步驟： (a) 通過非同調光線經由帶通濾波器以形成探測光線； (b) 對探測光線設定偏極狀態； (c) 將設定偏極狀態之探測光線通過測試光纖； (d) 對設定偏極狀態之探測光線在離開光纖後感測偏極 狀態； (e) 重複步驟(a)至步驟(幻決定出測試光纖之雙折射性。 12.依據申請專利範圍第丨丨項之方法，其中更進一步包含將 測試光纖對準同調光線。 ’ is.依據申請專利範圍第山員之方法，其中決定步驟包含使 用對通過摘帶通^兩絲學波長撕純偏極㈣ 以及二组偏極狀態。 14.依據+料職圍第13項之方法，財決妹驟 Jones矩陣分析。 π 申請專利範圍糾項之方法，其中雙折射性為群組 16.依據申請專利範圍第Π項之方法，其中更進—步包含. J)在測試情況下扭轉光纖為-扭轉值，其中決^^測 疋出相對於扭轉值之雙折射性值。 17-依據申請專利範圍第16項之方法，其中更進—步包含· (g)對—組杻轉值重複步驟（a)至（f);以及 3 · 表紐尺度適用中國 :_ s I- --: I H^L. I *- nf n^n mil·— = - i Is- DJI— I - ii ^HJ pm n^— (請先閲讀背而之注意事項再填疼本頁) 464759 六、申請專利範圍 A B c D

   經濟部f央漂準局3二消斤合作"11.^1 ⑹由-組多個雙折雜數值選取繼光纖雙折射性代 表值。 18 依據申請專利範圍第17項之方法，其中選取雙折射性 不同的群组延遲。 兩 19.依據申請專利範圍第18項之方法，其令所選取不同群组 延遲為最大值，其由—组多個不同雜延遲數值選取出。 20·依據巾4專利範㈣11項之方法，其巾更進—步包含施 加一组多個貞載至測試光纖及對每-負載量測雙折射性Γ 21·依據申請專利範圍第11項之方法，其中雙折射性為不同 的群組延遲。 22. —種量測偏極模色散之方法，其包含下列步驟： (a)通過制調歧發出総㈣帶通驗H，其在發射 波長下具有魏尖峰，哺偏«'統，其通過輯擇偏極狀 態之光線； 00迆過由偏極系統發出之光線經由測試光纖； (c) 1測由測試光纖輸出光線之偏極狀態； ⑷對偏極系統光線三種偏極狀態以及兩種發射波長 所有組合進行轉(a)至(G)至少六次；以及 (e)由步驟⑷巾所量測六觸概||進行計算偏鋪 散。 、 23. 依據申請專利範圍第的項之方法，其中包含將測試光鐵 對準於人射於龜㈣雷就線之光源以及絲感測器接 收測試光纖之輸出。 24. —種篩檢一捲至少4公里光纖之方法，其包含： :之 色 纖 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) i 4衣 1. 訂· 線----- (210X297公！） 464759 ABCD 六、申請專利範園 超濟部*-夬诸準局爲工消t合作.社印It 由線軸截斷不超過5公尺長度之光纖，5公尺光纖構成測 試光纖； 量測測試光纖之偏極模色散；以及 對測試光纖所量測之偏極模色散與線軸上其餘光纖經由 試驗導出之對應關係產生關連。 25‘依據+請刺翻第24狀方法，其幢驗導出對應關 係包含： (a)由捲繞於含有至少4公里光纖第—線軸之第一光纖切 割下一段至少100公尺之第一光纖； ⑹在至少1⑼公尺光纖上制偏鋪色散之第—數值. (c) 切割下一段不超過5公尺之第一光纖； ’ (d) 對不超過5公尺光纖量測偏極模色散之第二數值. ⑹將偏極模色散第-數值與偏極模色散第二數值關連； 以及 ’ =)對其他線韩光纖重複步驟⑷至(e)因而在偏極模 散第一與第二數值間形成對應關係。 、 26. 依據申請專利範圍第25項之方法，其中量測偏極模 第一數值之步驟（b)包含 、月 外部地扭翻m紐為㈣轉以及4 各別扭轉值；以及 晚政之 ^對偏極模色散第-數值選取一個數值，其由各別扭轉值 辱出’該扭轉值與光纖巾内部產生杻轉之預核定數 關。 里1 27. 依據巾請專觀M24項之方法，其中所選擇數值為最 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本筲) 訂 95 AB CD ~、申請專利範園 _ 大值，其由各別扭轉值導出。. 28.依據申請專利範圍第27項之方法，其中選擇步驟包含標 定各別扭轉值為一可以描述之關係，其具有一些參數小於 各別扭轉數值數目以及由參數計算出偏極色散第一數值·。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---Αΐ衣 Τ ---- -5 線 趄濟部中央话^苟員工消斤合作'钍印51 衣纸伕尺度適用中囡国家標準（CNS ) Λ·4規格（2!〇X297公釐）