JJF 1428-2013 光纤偏振模色散测试仪校准规范

ZTZZ

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1428-2013

光纤偏振模色散测试仪校准规范

CalibrationSpecificationofFiberPolarizationModeDispersionTesters

2013-09-02发布2013-12-02实施

,

国家质量监督检验检瘟总局发布

JJF1428-2013

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光纤偏振模色散测试仪校准规范1

CalibrationSpecificationofFiberPolarization1JJFM28-2013i

ModeDispersionTeslerskoo.e-o-o-o-o-o-o-o-o-o-J

归口单位z全国光学计量技术委员会

主要起草单位.国家通信计量站

中国计量科学研究院

参加起草单位z中国电子科技集团公司第四十一研究所

本规范委托全国光学计量技术委员会负责解释

JJF1428-2013

本规范主要起草人=

张颖艳(国家通信计量站)

岳膏(国家通信计量站)

徐楠(中国计量科学研究院)

参加起草人.

王恒飞(中国电子科技集团公司第四十一研究所)

傅栋博(罔家通信计量站)

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目录

引言……………u……………..…(n)

1范围……..……(1)

2引用文件………E………(1)

3术语和定义…………(1)

3.1偏振摸色散…………-………"..…·…(1)

3.2主偏振态-……·…(1)

3.3差分群时延………(υ

3.4偏振模色散系数……(1)

4概述……"……"…(1)

4.1斯托克斯参数测定法。PE)原理(1)

4.2干涉法ONTY)原理………(2)

4.3固定分析法(FAl原理………………...(2)

5计量特性…-……............-….(3)

5.1偏振模色散示值误差…u……………(3)

5.2偏振模色散测量重复性…(3)

5.3动态范围………………,…….(3)

6校准条件-……...……………...(3)

6.1环绩条件…...…·………(3)

6.2校准用设备……………...(3)

7校准项目和校准方法…………..(4)

7.1校准前外观及工作正常性检查…………(川

7.2校准项目……·….(4)

7.3校准方法…………(川

7.4偏振摸色散示值和测量重复性………......………………(4)

7.5动态范围………………...……..(5)

E校准结果表达………………..…..…………..(盯

9校准结果的不确定度评定……………(6)

10复校时间间隔………………..…………·….(6)

附录A校准原始记录格式…….(7)

附录B校准证书内页格式………..".…………什)

附录C光纤偏振摸色散测试仪不确定度评定实例………(10)

I

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51言

JJF1071<<国家计量校准规范编写规则》、JJF1001<<通用计量术语及定义上

JJF1059.1<<测量不确定度评定与表示》共同构成本规范制定工作的基础性系列规范。

本规范等同采用GB/T18900-2002<<单模光纤偏振模色散的试验为法》中的缩略

语、术语和定义及斯托克斯参数测定法(SPE)原理、干涉法(lNTY)原理、固定分

析法(FA)原理的描述。

本规范为首次制定。

E

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光纤偏振模色散测试仪校准规范

1范围

本规范适用于光纤偏振模色散测试仪的校准。

251用文件

本规范引用了下列文件:

GBjT18900-2002单摸光纤偏振模色散的试验方法

凡是注日期的引用文件，仅注目期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文

件，其最新版本(包括所有的修改单〉适用于本规范。

3术语和定义

以下术语和定义适用于本规范。

3.1偏振模色散polarÎzationmodedispersion(PMD)

在单模光纤传输中，光波的基模含有两个E交的偏振摸.两个正交偏振模在光纤中

传输时，群速度不同而导致的光脉冲展宽。

注PMD在盘字1在统中;，起脉冲展宜，在模拟革玩中引起信号失真.偏振模色散的大小可用差

企群居才旦(DGD)来表缸，单位为p'.在本规击中偏握模色散示值均以DGD表示。

3.2主偏振态prîncipalstateofpolarization(PSP)

对于在给定时间和光颜上应用的单模光纤中，总存在着两个的正交偏振态称为主偏

振态。

注z如果当一堆单色光但盘励一个PSP时，不告直生由于PMD引起的脉冲且直;当一准单色

光均匀iII助这两个PSP时，将皮生PMD引起的最大脉冲且直.光纤输出的PSP是两个正

史偏握~.当输入光挂频率稍瞰变化时，输出偏振井不改变，相应的输入正主偏振~是输

入主偏握串.

3.3差分群时延differentialgropde!ay(DGD)

两个PSP之间群时延的时间差，一般用ps为单位.

3.4偏振模色散系数polarîzationmodedispersioncoefficier吭(PMD，)

两个正交的偏振模在单位长度中传输的时间差，用PMD.表示，其单位为ps!/丽。

4概述

光纤偏振模色散测试仪主要用于光纤、光缆、光器件生产、工程设计、系统验收和

运营维护等的PMD测试.目前，商用偏振模色散测试仪的测量原理主要有斯托克斯参

数测定法(SPE)、干涉法(lNTY)和固定分析法(FA)，可直接测量偏振模色散

(PMD)。偏振模色散系数则通过仪表内部的计算公式直接得到.

4.1斯托克斯参数测定法(SPE)原理

1

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斯托克斯参数测定法(SPE)是测量单模光纤偏振模色散的基准试验方法。测试原

理如图l所示。在某→波长范围内，以→定的波长间隔测量输出偏振态。OP)随波长

的变化，该变化可以采用琼斯矩阵本征分析(JME)或邦加球(PS)上SOP矢量的旋

转来表征，通过分析和计算从而得到偏振摸色散的测量结果.

被测光纤

透镜

年己

UA

i!ò0

节

偏振阿啤黯

4.2干涉法

现场光纤

干涉法

7曾

光缆测试中

在自

80)nm。

+•

十

条纹P.(r)P，，(τ)

图2干草房分析法原理图

4.3固定分析法(FAl原理

固定分析法卫称波长扫描法，是测量单模光纤PMD的第三替代试验方法.测试原

理如图3所示.当输入光偏振方向保持固定而波长变化时，输出光场主偏振态(PSP)

方向也会发生变化，通过→固定分析器(即检偏器)将偏振态(SO的随波长的变化转

化为具有峰谷起伏的输出功率随波长的变化，根据输出功率谱与群时延差的关系就可确

定偏振模色散(PMD)。该方法可在测量波长范围内得到→个单次测量的平均值。

2

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院FL卡!xQx时写副

|豁口光纤触回黑暗阳光纤接头UI

」←一一一-一一~起睛黯植偏椿

图3果用宽谱光源固定分!Ii偏振模色散测量装置

5计量特性

5.1偏振模色散示值误差

最大允许误差.土(0.04+2.O%XPMD测量值)ps.

5.2偏振模色散测量重复性

测量重复性z运0.03ps.

5.3动态范围

动态范围z注30dB.

在(;(上指标不是用于合格性判定，仅供参考.

6校准条件

6.1环境条件

6.l.1环境温度(23+2)'C.

6.l.2校准期间内温度变化如果被校PMD测试仪是斯托克斯参数测定法实现的，

校推期间温度变化应控制在+0.5'c范围内。

6.l.3相对湿度~85%。

6.l.4电源电压(220士11)V;频率(50:t10)Hz.

6.l.5工作平台平稳、抗振动。

6.l.6实验室元剧烈振动和影响测量结果的电磁干扰。

6.2校准用设备

校准用设备应经有效的量值溯源。

6.2.1固定点PMD模拟器

a)波长点1310nm.1550nm;

b)参考值(1-10)ps;

c)扩展不确定度性~2);(0.012ps+PMD值X2%)ps;

d)偏振相关损挺<0.3dB.

6.2.2可变光衰减器

a)工作波长(800-1700)nm;

b)调节范围(0-60)dB连续可调g

c)插入损耗";;:;3.5dB;

d)衰减扩展不确定度(k~2);2dB.

6.2.3光纤连接器

建议为FC型.

3

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6.2.4光功率计

a)定标波长cl310士20)nm,(1550+20)nm;

b)光功率测量范围(+3--70)dBm;

c)定标点光功率值-10dBm;

dl扩展不确定度(是~2);4%(k=2)。

7校准项目和校准方法

7.1校准前外观及工作正常性检查

利用目视和手动操作方式检查。

时被校仪表应有型号、出厂编号、制造厂名及相应的警示标志等.

b)被校仪表应带有必要的附件、说明书s

cl被校仪表各部件应安装牢固，能确保工作正常p

dl被校仪表通电后显示功能、操作功能、数据存储、测量功能等正常。

7.2校准项目

校准项目见表1.

褒1偏撮模色散测试仪校准项目

目

序号项

l

偏振模色散刁飞值

2偏振模色散测量草草性

3动态班E

7.3校准方法

所有校准用设备和被校设备均置于平稳的工作平台上，并按说明书要求进行预热。

各段连接光纤(或光缆)的位置在测试过程中应保持固定，尽量减小光纤由于应力和弯

曲程度发生变化带来的影响s各连接器可靠连接，避免反射带来的误差。

7.4偏振模色散示值和测量重复性

al按图4连接设备。将PMD模拟器通过单模光纤接入到PMD测试仪光源输出端

与PMD测试仪输入端之间。

bl设置PMD测试仪光源为开启状态，选择测试的波长为1550nm.

d设置PMD测试仪为相应的测试状态。

d)运行偏振模色散测试程序.

e)测试完毕后，记录被校PMD测试仪的偏振模色散测试值PMD，到原始记录中。

原始记录格式见附录A.

PMD帽试仪

PMD测试仪

光输入端

光糠输出端

图4偏振模色散捆试仪幅提模色散幢幢连接图

4

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。重复d)、叶的步骤(n-])次(n注10)，

g)选择测试的波长1310nm.重复c)-1)步骤。

h)数据处理

])偏振模色散示值为测量n次PMD模拟器值的平均值PMD，见式(])，通常情

况下，取n=10

丽Ll71PMDz(1)

ni_丁

2)偏振模色散示值误差=平均值-PMD模拟器参考值。

3)偏振模色散测量重复性REP.计算方法见式(2)，通常情况下，取n=10:

~(PMD，-P商D)'

REP=Ii..::.!.(2)

n(n-1)

7.5动态范围

a)按图5连接设备，将固定点PMD模拟器、光衰减器通过光跳线接到PMD测试

仪光源输出端与PMD测试仪光输人端之间.

b)设置PMD测试仪光源为开启状态.

c)设置PMD测试仪为测试状态，选择测试的波长为1550nn口m丑1

dω〉设置PMD测试仪为相应的测试状态'运行偏振模色散测试程序。

e)从小到大调节光衰减器的衰减量，直到PMD测试仪显示没有足够的功率来正

确计算PMD值为止.保持此时的光衰减器衰减设置值。

。如图5虚线所示，将光衰减器输出端接到光功率计上，记录下此时的光功率值

PH再将被校PMD测试仪光源输出端接到光功率计上，记录下此时的光功率值P，•

P\-P2这个衰减量就是PMD测试仪测量偏振模色散的动态范围，记录在原始记录中e

原始记录格式见附录A.

图5偏振模色散测试仪动态范围校准连接图

8授准结果表达

校准结果应在校准证书上反映.校准证书应至少包括以下信息z

a)标题"校准证书..

b)实验室名称和地址;

c)进行校准的地点〈结果与实验室的地址不同);

5

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d)证书的唯一性标识(如证书编号).每页及总页数的标识;

e)送校单位的名称和地址;

o被校仪器的描述和明确标识，如型号、产品编号等s

g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时.应说明被校对象的

接收日期，

h)如果与校准结果的有效性应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明$

0校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号，

j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明g

k)校准环境的描述g

1)校准结果及其测量不确定度的说明;

m)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识以及签发日期，

但)校准结果仅对被校对象有效的声明，

。)未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。

9校准结果的不确定度评定

光纤偏振模色散测试仪校准结果的不确定度评定实例见附录c.

10复校时间间隔

由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所

决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔.

6

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附录A

校准原始记录格式

证书编号:

I

型号规格

仪器名称

出广蝙号

制造厂家

资产编号

送检单位i;称

1

注

'A-OL-qd-A2

2

1550nm

序号PMD/ps

1

2

.-1

•

平均值PMD

测量平均值的重复性REP

7

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3偏振模色散示值

不确定庄/P'

示值/p，

PMD模拟器喜考值/p'示值误差/ps

测试波*/nm

(晶~2)

1310

1550

4动态范围

测试波长(nm):

P1=dBmP2=dBmPl-P2=dB

相对湿度%电源电压v

℃

温度z

校准日期:年月日

校准员(签名),核验员(签名),

8

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附录B

校准证书内页格式

证书编号:

1.外观及工作正常性2

2.偏振模色散测量重复性s

\

不确定度/P'

示值/P'

(是~2)

4

/

/

9

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附录C

光纤偏振摸色散测试仪不确定度评定实例

依据本规范的各项计量特性、校准条件、校准项目、校准方法的规定，用单点

PMD模拟器对安捷伦科技有限公司生产的型号为N7788BD，编号为DE48B00!19的光

器件分析仪进行了校准。偏振摸色散示值的不确定度分析如下。

C.1偏振模色散示值校准测量模型

按照图4搭建校准系统。

PMD=PMD,

其测量模型z

式中=

PMD偏振模色散测试仪测量n次PMD模拟器的平均值1

PMD，-一标准弱销合PMD模拟器的标准值。

考虑到标准弱搞合PMD模拟器标准值的不确定度C，>PMD)、被校仪表测量重复

性CLl)、被校仪表测量分辨力(d)，测量模型改写为.

PMD=PMD，+Ll十d

c.z不确定度来源

根据测量模型，偏振模色散示值校准的不确定度有以下来源=

a)PMD模拟器引人的不确定度Uj~

b)被校仪表显示分辨力引人的不确定度U2;

ç)被校仪表测量重复性引人的不确定度问。

巳3标准不确定度评定

a)PMD模拟器引人的不确定度u，，为B类评定.

由PMD模拟器的校准证书可知，偏振模色散值的不确定度为向=O.21ps.置信

概率为95%.包肯因于是=2.有·

二21PS

u,=旦z旦二工~=0.11p

A是ζ

b)被校仪表显示分辨力引人的不确定度的，为E类评定。

被校显示分辨力为x=O.OOlpSoaz等于被测仪器分辨力一半，为均匀分布，是=

/3，则

Uz=az/♂=0.0003ps

ç)被校仪表测量重复性引人的不确定度u"由n次测试获得，为A类评定。

在1550nm波长进行10次PMD测试，测试数据如表C.1所示。

10

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袋C.l测试融据

偏振模色散/P'

测量次数

110.384

210.383

310.382

410.382

510.387

610.386

710.382

810.382

910.387

1010.383

PMD10.381

川白勺"

-ml

•DAMDP

n

~(PMD，一丽动2

Us==0.001ps

n(n-l)

C.4合成标准不确定度

不确定度分量汇且见表C.2.

量C.2不确定度卦量汇且毫

2U,不确定度来源a,分布k,UAU,

PMD模拟器的偏振模色散值

1u,a,正态分布2O.11ps

的不确定度

2u,显刀可分辨力a,均匀J30.0003ps

3u,测量重量性aτ0.001ps

合成标准不确定度为

Uc=品产平巧丰u~=ω.11画+O.0003'十0丽12ps句O.11ps

C.5扩展不确定度

由u=缸"取95%置信度，是=2.则

U=2XU,=0.22ps

偏振模色散测量结果10.38冉的扩展不确定度为z

U=0.22ps(是=2)

11

问

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可N

F

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中华人民共和国

国家计量技术规范

光纤偏摄模色散测试仪校准规范

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国家质量监督检验检疫息局发布

•

中国质检出版社出版发行

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北京市回城区三旦河北街16号(10004日

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总编室:(010)542753口发行中心(010)51780235

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中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷

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•

开本880X12301/16印张1.25字数24千字

2013年11月第一次印刷

2013年11月第一版

4晤

l'可"日)26.J-2864过价21.00JL

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版权吾有侵权æ，、究

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jJ印日期2013年12月4日F008AOO