针对色散测试现在其实可以提供许多种不同的解决方案，例如加拿大EXFO（爱斯福）公司就是世界上一家非常著名的光纤通讯测量厂商，其色散测试技术非常雄厚，拥有多项业内领先的色散测试仪表。最近EXFO刚刚荣获Frost & Sullivan颁发的2011年度便携式光纤测试设备市场份额领先奖。其代表产品FTB-5500B/FTB-5800高精度CD（色度色散）和PMD（偏振模色散）分析仪，FTB-5600业内唯一的分布式PMD色散测试仪， FTB-5700业内唯一的单端PMD/CD色散测试仪。其中FTB-5500成功进行了全长5000公里跨大西洋海底光缆PMD、CD测试。而分布式色散测试技术至今仍然只有EXFO 公司独家拥有。

色散是一个比较复杂的物理现象，会导致光脉冲在光纤中传输时在时域上展宽，严重的会增加系统BER。在现在WDM系统和高速系统尤其10G以上速率要非常关注色散对系统性能的影响。众所周知，色散分为模式色散（MD）、色度色散（CD）、偏振模色散（PMD）。我们通常更为关注后两种对现代光纤通讯系统的影响。这其中尤以PMD色散更为复杂，因为偏振模色散是会变化的，而其变化并非线性相关只具有统计特性，因此无法被补偿。所以在本篇我们重点探讨PMD色散测量技术。

PMD 与模式耦合

　　当您认为偏振模色散 (PMD) 世界不会变得更复杂时，PMD 测试设备制造商却已经开始探讨强模式和弱模式耦合的问题。为了充分掌握强模式和弱模式耦合对 PMD 测试以及测试仪器精度的影响，需要了解 PMD 的一些基本概念。

　　我们首先要了解一个基本事实：光是由两种方向相互垂直的偏振组成，通常称为电场和磁场（或波），它们沿光纤方向传播。需要补充的是，光纤可能会有缺陷（由光纤芯圆度、纯净度等因素造成），也可能存在局部缺陷或应力，导致折射率（也可以认为是玻璃的密度）发生变化。因此，对于给定长度的光纤，其中一条路径的平均应力要小于另一条路径，使光可以更快速地传播；这条路径通常被称为快光轴（相对于慢光轴）；请注意，这两个光轴是相互垂直的。每段光纤区域可以具有不同的快光轴和慢光轴，而且依光纤类型和老化程度的不同，这些区域的长度可能相差很大。每当某个光纤区域变化时，能量就会通过一个模式（快速或慢速）传输到其他区域，具体取决于下一个区域（称为模式耦合），其中发生这些变化的光纤通常称为强模式耦合。

图 1. 光纤的长度 (L) 由多个耦合段 (h) 组成

　　某些光纤中，这种随机性可通过在生产过程中加入更快的光纤路径而加以消除；例如，可以通过变化折射率来达到这一目的，这样产生的折射率变化比因缺陷而产生的变化要大得多（称为偏振保持光纤 (PMF)）。人们采用了各种不同的 PMF 设计，大部分设计的工作原理是通过非圆形包层 横截面或包层内附带的其他材料，改变中的应力 。由于只有一个区域的快光轴和慢光轴始终相同，因此这些光纤也称为弱模式耦合。

图 2. 偏振保持光纤：在制造过程中加入单耦合模式

　　对由两个相互垂直的偏振组成的光脉冲进行进一步考察后发现，由于这种光进入光纤具有两个不同的传播速度（一个偏振光的速度要快于另一个），因此将逻辑 “1” 拆分成两个子分量（如下图所示）：

图 3. 单耦合段将光脉冲拆分为两个分量

弱模式耦合

在弱模式耦合光纤（如 PMF）中，会发生下列情形：

图 4. 由于偏振保持光纤具有单设计耦合模式，因此很容易预测输出

PMD 用两个子分量之间到达目的地的延迟来衡量。

由于光纤的延迟是固定的，不会随着时间和外部因素而改变，而且波长变化或偏振光输入状态的变化不会改变两个传播轴之间的延迟，因此 PMD 测量极易读取，同时还可提供很高的精度。

非弱模式耦合

　　请更加仔细地考虑第一个分段。在这种情况下，由于没有设计任何速度路径，因此此段之后的几米处将会出现干扰/缺陷/ 杂质，而且模式耦合也将发生变化（这是所有通讯光纤的特征）。

图 5. 第一个耦合段将光脉冲拆分为两个分量

上述两个输出脉冲将再次被拆分成两部分，从而导致以下结果：

图 6. 每个添加的耦合段进一步随机地将脉冲进行细分

随着光纤长度增加，此过程将重复数次，从而使脉冲的随机分布范围更加广泛，如下图所示：

图 7. 在 n 段之后，光脉冲随机传播

　　PMD 按照传播的均方根 (RMS) 或平均宽度定义。如同温度、时间和（最重要的是）偏振光输入状态的变化一样，波长变化也会影响快光轴和慢光轴。这会使脉冲的整个输出形状随时间发生重大变化。标准中所定义的模型要求与终端完美分布的脉冲状态无限耦合，但事实上，通讯光纤可以由包含两个乃至无限多个段的部分构成，而且它们是完全不可预测的。

　　一些测试设备采用了这一假设（无限耦合）；例如，基于 fixed-analyzer 方法的仪器以及基于传统干涉测量法 (TINTY) 的仪器，这可能导致巨大的错误。即使测试设备验证了这些假设（例如，常规干涉测量法和 SOP 扰频分析法），测量多个变化和随机部分的平均值和 RMS 也是极具挑战性的，但必须要解决这一难题，以免以后其在实际应用中出现问题。

结论

　　所有通讯光纤（无论是标准光纤、非零色散光纤 (NZDSF) 、抗弯光纤等）全部属于强模式耦合光纤。其类型、长度、使用寿命和环境影响耦合段的数量和分配情况以及比率，使 PMD 光纤的测试更具挑战性。一些测试设备供应商根据弱模式耦合来建立其精度规范，这是网络方案中永远不会考虑的情况，但其极易测量和鉴定。基于测试情景下的精度值无法在实际情况中重现，因而无法保证实际应用光纤的任何一个方面。另一些测试设备供应商解决了这一方面的难题，并指明了强模式耦合的精度。尽管这种精度通常不像弱模式耦合中提到的值那样高，但它是一个可用的数值，是一个真正的精度率，比那些仅指定了弱模式耦合值的精度要高得多。实际上，后者侧重的一种规范，而不是应用。