Методы и средства обеспечения единства измерений поляризационной модовой дисперсии в оптическом волокне

• Автор: Митюрев, Алексей Константинович
• Шифр специальности: 05.11.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Цель и основные задачи диссертации
Научная новизна работы
Практическая ценность и использование результатов работы
Вклад автора
Апробация работы, публикации
Основные положения, выносимые на защиту
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ, ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ ЭТАЛОННОЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ МОДОВОЙ ДИСПЕРСИИ (ПМД) В ОПТИЧЕСКОМ ВОЛОКНЕ
1.1 Требования к метрологическим характеристикам эталонной аппаратуры для обеспечения единства измерений ПМД
1.2 Анализ зарубежной эталонной базы для средств измерений ПМД
1.3 Выбор и обоснование метода и средств воспроизведения единицы ПМД
1.3.1 Анализ методов воспроизведения единицы ПМД
1.3.2 Анализ методов измерений ПМД
1.3.2.1 Метод на основе фиксированного анализатора
1.3.2.2 Поляриметрический метод
1.3.2.3 Интерферометрический метод
1.3.2.4 Фазовый метод
1.3.2.5 Фазовый метод поляризационный
1.3.2.6 Метод задержки импульса
1.3.2.7 Метод уширения импульса
1.3.2.8 Метод поляриметрической рефлектометрии

1.3.3 Выбор и обоснование метода и средств измерений ПМД для построения эталонной аппаратуры, а также методов и средств передачи
единицы к рабочим средствам измерений ПМД
1.4 Выводы к Главе
ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛА В СИСТЕМАХ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПМД И ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ПМД
2.1 Постановка задачи
2.2 Построение математической модели ППС интерферометрической схемы измерений ПМД
2.3 Оптимизация составляющих погрешности измерений ПМД
интерферометрической схемы
2.4 Построение математической модели ППС поляриметрической
схемы измерений ПМД
2.5 Оптимизация составляющих погрешности измерений ПМД поляриметрической схемы
2.6 Выводы к Главе
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ И ИССЛЕДОВАНИЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПМД, А ТАКЖЕ КОМПЛЕКСА СРЕДСТВ ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ЕДИНИЦЫ ПМД К РАБОЧИМ СРЕДСТВАМ ИЗМЕРЕНИЙ ПМД
3.1 Постановка задачи
3.2 Разработка аппаратуры на основе оптимизированной интерферометрической схемы измерений ПМД
3.3 Результаты исследований составляющих погрешности реализованной измерительной аппаратуры на основе оптимизированной интерферометрической схемы

3.3.1 ПМД оптических элементов воздушного интерферометра
3.3.2 СКО результатов измерений ПМД интерферометрической измерительной аппаратуры
3.3.3 Основные метрологические характеристики интерферометрической измерительной аппаратуры
3.4 Разработка аппаратуры на основе оптимизированной поляриметрической схемы измерений ПМД
3.5 Результаты исследований составляющих погрешности реализованной поляриметрической измерительной аппаратуры
3.5.1 Экспериментальное определение ДГЗ калибровочного поляризационного элемента
3.5.2 Калибровка поляриметра
3.5.3 СКО результатов измерений ПМД поляриметрической измерительной аппаратуры
3.5.4 Основные метрологические характеристики поляриметрической измерительной аппаратуры
3.6 Результаты разработки и исследования средств воспроизведения и передачи единицы ПМД
3.7 Выводы к Главе
ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ И ВНЕДРЕНИЯ ЭТАЛОННОЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ПМД
4.1 Результаты разработки Государственного первичного специального эталона (ГПСЭ) единицы поляризационной модовой дисперсии в оптическом волокне
4.2 Результаты разработки Государственной поверочной схемы для средств измерений поляризационной модовой дисперсии в оптическом волокне
4.3 Результаты сравнительных метрологических исследований

ЖННН ШН-ЖІ HHtllll IttiHHI tl+IHttt IIHIHII ІІНШН l+HIHtt tllllHtl HHHtH
14'0 14*0 '400 1500 1510 1520 1530 1540 1550 1
Длина волны, [нм]
Рисунок 9 - Результат измерений ПМД с сильной связью мод с помощью ІМЕ
3) Интерпретация результатов измерений на основе анализа состояния поляризации (State of polarization, SOP).
Данный метод основан на использовании результатов измерений параметров вектора Стокса только для одного случая ориентации входного линейного состояния поляризации, но на протяжении всего спектрального диапазона источника. Определяется угол поворота вектора Стокса от одного изменения длины волны к другому. Существенным недостатком таких измерений является возможность совпадения плоскости поляризации излучения на входе в исследуемый объект с одним из главных состояний поляризации этого объекта. Такой частный случай приводит к существенному снижению измеряемого значения ПМД по сравнению с реальной величиной, то есть погрешность измерений возрастает в разы.
После регистрации параметров векторов Стокса для всех длин волн рассматриваемого диапазона, строится кривая состояний поляризации в соответствии с формулой [5]:
и PSA методик.