IEC TS 61941:2000

SPÉCIFICATION CEI
TECHNIQUE IEC
TS 61941
TECHNICAL
Première édition
SPECIFICATION
First edition
2000-02
Fibres optiques –
Techniques de mesure de la dispersion de mode
de polarisation des fibres optiques unimodales
Optical fibres –
Polarization mode dispersion measurement
techniques for single-mode optical fibres

Numéro de référence
Reference number
IEC/TS 61941:2000
Numéros des publications Numbering

Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are

sont numérotées à partir de 60000. issued with a designation in the 60000 series.

Publications consolidées Consolidated publications

Les versions consolidées de certaines publications de Consolidated versions of some IEC publications
la CEI incorporant les amendements sont disponibles. including amendments are available. For example,

Par exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to

indiquent respectivement la publication de base, la the base publication, the base publication incor-
publication de base incorporant l’amendement 1, et la porating amendment 1 and the base publication
publication de base incorporant les amendements 1 incorporating amendments 1 and 2.

et 2.
Validité de la présente publication Validity of this publication
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état under constant review by the IEC, thus ensuring that
actuel de la technique. the content reflects current technology.
Des renseignements relatifs à la date de reconfir- Information relating to the date of the reconfirmation
mation de la publication sont disponibles dans le of the publication is available in the IEC catalogue.
Catalogue de la CEI.
Les renseignements relatifs à des questions à l’étude et Information on the subjects under consideration and
des travaux en cours entrepris par le comité technique work in progress undertaken by the technical
qui a établi cette publication, ainsi que la liste des committee which has prepared this publication, as well
publications établies, se trouvent dans les documents ci- as the list of publications issued, is to be found at the
dessous: following IEC sources:
• «Site web» de la CEI*
• IEC web site*
• Catalogue des publications de la CEI
Publié annuellement et mis à jour • Catalogue of IEC publications
régulièrement Published yearly with regular updates
(Catalogue en ligne)* (On-line catalogue)*
• Bulletin de la CEI • IEC Bulletin
Disponible à la fois au «site web» de la CEI* Available both at the IEC web site* and
et comme périodique imprimé as a printed periodical
Terminologie, symboles graphiques Terminology, graphical and letter
et littéraux symbols
En ce qui concerne la terminologie générale, le lecteur For general terminology, readers are referred to
se reportera à la CEI 60050: Vocabulaire Electro- IEC 60050: International Electrotechnical Vocabulary
technique International (VEI). (IEV).
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux For graphical symbols, and letter symbols and signs
et les signes d'usage général approuvés par la CEI, le approved by the IEC for general use, readers are
lecteur consultera la CEI 60027: Symboles littéraux à referred to publications IEC 60027: Letter symbols to
utiliser en électrotechnique, la CEI 60417: Symboles be used in electrical technology, IEC 60417: Graphical
graphiques utilisables sur le matériel. Index, relevé et symbols for use on equipment. Index, survey and
compilation des feuilles individuelles, et la CEI 60617: compilation of the single sheets and IEC 60617:
Symboles graphiques pour schémas. Graphical symbols for diagrams.
* Voir adresse «site web» sur la page de titre. * See web site address on title page.

SPÉCIFICATION CEI
TECHNIQUE IEC
TS 61941
TECHNICAL
Première édition
SPECIFICATION
First edition
2000-02
Fibres optiques –
Techniques de mesure de la dispersion de mode
de polarisation des fibres optiques unimodales
Optical fibres –
Polarization mode dispersion measurement
techniques for single-mode optical fibres

 IEC 2000 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni No part of this publication may be reproduced or utilized in
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, any form or by any means, electronic or mechanical,
électronique ou mécanique, y compris la photo-copie et les including photocopying and microfilm, without permission in
microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur. writing from the publisher.
International Electrotechnical Commission 3, rue de Varembé Geneva, Switzerland
Telefax: +41 22 919 0300 e-mail: inmail@iec.ch IEC web site http://www.iec.ch
CODE PRIX
Commission Electrotechnique Internationale
XA
PRICE CODE
International Electrotechnical Commission
Pour prix, voir catalogue en vigueur
For price, see current catalogue

– 2 – TS 61941 © CEI:2000
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 6

Articles
1 Domaine d'application et objet. 10

2 Symboles .14

3 Appareillage.18

3.1 Source de lumière. 18
3.2 Réglages du signal optique . 18
3.2.1 Méthode A. 18
3.2.2 Méthode B. 22
3.2.3 Méthode C . 24
3.3 Optique d'entrée (toutes les méthodes) . 24
3.3.1 Fibre amorce. 24
3.3.2 Système de lentille optique. 24
3.3.3 Extracteur de mode de gaine. 24
3.4 Dispositif optique de sortie . 28
3.5 Détection de signal. 28
3.6 Equipement de calcul . 28
3.7 Réglages de la polarisation du signal de sortie . 28
4 Echantillon en essai . 32
5 Procédure .32
5.1 Méthode A . 32
5.2 Méthode B . 34
5.3 Méthode C . 36
5.3.1 Etalonnage du matériel. 36
5.3.2 Procédure d'essai. 36
6 Calculs. 40
6.1 Méthode A . 40
6.1.1 Comptage de cycles . 40
6.1.2 Analyse de Fourier . 42

6.1.3 Adaptation des données de transformation . 42
6.1.4 Plage spectrale . 46
6.2 Méthode B . 48
6.2.1 Affichage de DGD en fonction de la longueur d'onde. 48
6.2.2 DGD moyen . 52
6.2.3 Coefficient de PMD . 52
6.3 Méthode C . 52
6.3.1 Faible couplage de mode. 52
6.3.2 Couplage de mode important. 52
7 Résultats. 52

TS 61941 © IEC:2000 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 7

Clause
1 Scope and object . 11

2 Symbols . 15

3 Apparatus .19

3.1 Light source . 19
3.2 Optical signal adjustments . 19
3.2.1 Method A . 19
3.2.2 Method B . 23
3.2.3 Method C . 25
3.3 Input optics (all methods) . 25
3.3.1 Fibre pigtail . 25
3.3.2 Optical lens system . 25
3.3.3 Cladding mode stripper . 25
3.4 Output optics . 29
3.5 Signal detection . 29
3.6 Computational equipment. 29
3.7 Output signal polarization adjustments . 29
4 Test sample . 33
5 Procedure .33
5.1 Method A . 33
5.2 Method B . 35
5.3 Method C . 37
5.3.1 Equipment calibration. 37
5.3.2 Test procedure. 37
6 Calculations .41
6.1 Method A . 41
6.1.1 Cycle counting. 41
6.1.2 Fourier analysis. 43

6.1.3 Transform data fitting . 43
6.1.4 Spectral range. 47
6.2 Method B . 49
6.2.1 Display of DGD versus wavelength . 49
6.2.2 Average DGD. 53
6.2.3 PMD coefficient. 53
6.3 Method C . 53
6.3.1 Weak mode coupling. 53
6.3.2 Strong mode coupling. 53
7 Results . 53

– 4 – TS 61941 © CEI:2000
Articles Pages
Annexe A (informative) Détermination du régime de couplage de mode. 56

Annexe B (informative) Stratégies d'amélioration de la précision . 64

Annexe C (informative) Algorithme d'identification de crête pour le comptage des cycles

pour la méthode A . 68

Annexe D (informative) Support théorique de l'analyse de Fourier pour la méthode A . 72

Annexe E (informative) Détermination de la PMD pour la méthode B

(Méthode par la matrice de Jones). 78

Annexe F (informative) Calcul d'échantillon pour la méthode B. 84

Annexe G (informative) Détermination de la PMD par la méthode C pour
un interférogramme avec une crête d'autocorrélation . 92
Annexe H (informative) Résultats d'intercomparaison de la PMD et observations . 98
Bibliographie . 104

TS 61941 © IEC:2000 – 5 –
Clause Page
Annex A (informative) Determination of mode coupling regime . 57

Annex B (informative) Strategies for improving precision. 65

Annex C (informative) Peak identification algorithm for cycle counting for method A . 69

Annex D (informative) Fourier analysis theoretical background for method A . 73

Annex E (informative) Determination of PMD for method B (Jones matrix method) . 79

Annex F (informative) Sample calculation for method B. 85

Annex G (informative) PMD determination by method C for an interferogram with

an autocorrelation peak . 93
Annex H (informative) PMD intercomparison results and observations. 99
Bibliography . 105

– 6 – TS 61941 © CEI:2000
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
FIBRES OPTIQUES –
Techniques de mesure de la dispersion de mode de polarisation

des fibres optiques unimodales

AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Électrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation
Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités
nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente spécification technique peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La tâche principale des comités d’études de la CEI est l’élaboration des Normes inter-
nationales. Exceptionnellement, un comité d’études peut proposer la publication d’une
spécification technique
lorsqu’en dépit de maints efforts, l’accord requis ne peut être réalisé en faveur de la
publication d’une Norme internationale, ou
lorsque le sujet en question est encore en cours de développement technique ou quand,
pour une raison quelconque, la possibilité d’un accord pour la publication d’une Norme
internationale peut être envisagée pour l’avenir mais pas dans l’immédiat.

Les spécifications techniques font l’objet d’un nouvel examen trois ans au plus tard après leur
publication afin de décider éventuellement de leur transformation en Normes internationales.
La CEI 61941, qui est une spécification technique, a été établie par le sous-comité 86A: Fibres
et câbles, du comité d’études 86 de la CEI: Fibres optiques.
Le texte de cette spécification technique est issu des documents suivants:
Projet d’enquête Rapport de vote
86A/460/CDV 86A/504/RVC
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette spécification technique.

TS 61941 © IEC:2000 – 7 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

____________
OPTICAL FIBRES –
Polarization mode dispersion measurement techniques

for single-mode optical fibres

FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this technical specification may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
The main task of IEC technical committees is to prepare International Standards. In
exceptional circumstances, a technical committee may propose the publication of a technical
specification when
the required support cannot be obtained for the publication of an International Standard,
despite repeated efforts, or
the subject is still under technical development or where, for any other reason, there is the
future but no immediate possibility of an agreement on an International Standard.
Technical specifications are subject to review within three years of publication to decide

whether they can be transformed into International Standards.
IEC 61941, which is a technical specification, has been prepared by subcommittee 86A: Fibres
and cables, of IEC technical committee 86: Fibre optics.
The text of this technical specification is based on the following documents:
Enquiry draft Report on voting
86A/460/CDV 86A/504/RVC
Full information on the voting for the approval of this technical specification can be found in the
report on voting indicated in the above table.

– 8 – TS 61941 © CEI:2000
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 3.

Les annexes A à H sont données uniquement à titre d'information.

Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant 2003.

A cette date, la publication sera

reconduite;
supprimée;
remplacée par une édition révisée, ou

amendée.
TS 61941 © IEC:2000 – 9 –
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 3.

Annexes A to H are for information only.

The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged

until 2003.
At this date, the publication will be

• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or

• amended.
– 10 – TS 61941 © CEI:2000
FIBRES OPTIQUES –
Techniques de mesure de la dispersion de mode de polarisation

des fibres optiques unimodales

1 Domaine d'application et objet

La présente spécification décrit trois méthodes d'essai pour la mesure de la dispersion de

mode de polarisation (PMD) des fibres optiques unimodales de type B.

Méthode A: Méthode par analyseur fixe
Méthode B: Méthode par analyse propre de la matrice de Jones/état de polarisation
Méthode C: Méthode interférométrique
Ces méthodes peuvent être appliquées à la fois aux fibres de grande et de faible longueur
dans les limites du couplage de mode de polarisation nul et élevé.
Ces méthodes sont réservées aux longueurs d'onde supérieures ou égales à celles auxquelles
la fibre est effectivement unimodale. La longueur d'onde de coupure d'une fibre non câblée
peut être déterminée par la méthode CEI 60793-1-C7A de la CEI 60793-1-4, tandis que la
longueur d'onde de coupure d'une fibre câblée peut être déterminée par la méthode
CEI 60793-1-C7B de la CEI 60793-1-4.
La PMD provoque l’élargissement d'une impulsion optique dans le domaine temporel. Cette
dispersion pourrait détériorer les qualités de fonctionnement d'un système de télécommu-
nication. L'effet peut être lié aux vitesses différentielles de phase et de groupe et aux temps
d'arrivée correspondants δτ des différentes composantes de polarisation du signal. Pour une
source à bande suffisamment étroite, l'effet peut être lié à un retard de groupe différentiel
(DGD) Δτ entre paires d'états de polarisation principaux (PSP) polarisés orthogonalement.
Les PSP sont tels qu'aucun élargissement d’impulsion n’a lieu à cause de la PMD lorsque l'un
(et seulement un) des PSP est excité. L'élargissement d’impulsion maximal dû à la PMD
apparaît lorsque les deux PSP sont excités de la même manière et est lié à la différence entre
les temps de vol associés aux deux PSP. La PMD d'une fibre est complètement caractérisée
par le DGD entre les PSP qui varie de manière aléatoire avec la fréquence optique et le temps.
Pour de grandes longueurs de fibres, la PMD est un effet aléatoire dans la mesure où elle
dépend du détail de la biréfringence sur toute la longueur de la fibre. Elle est également
sensible à la température en fonction du temps et aux perturbations mécaniques sur la fibre.
Pour cette raison, une façon utile de caractériser la PMD des fibres de grande longueur est en
termes de valeur attendue <Δτ> donnée par l’élargissement efficace de l'impulsion ou le DGD

moyen entre PSP. En principe, la valeur attendue <Δτ> ne subit pas de grandes modifications
pour une fibre donnée d'un jour à l'autre ou d'une source à l'autre à la différence des
paramètres δτ ou Δτ. De plus, <Δτ> est un moyen de prévision utile des qualités de
fonctionnement des systèmes optiques.
Le terme «PMD» est utilisé à la fois dans un sens général désignant deux modes de
polarisation ayant des vitesses de groupes différentes et dans le sens spécifique de la valeur
attendue <Δτ>. Le DGD Δτ ou l’élargissement d’impulsion δτ peuvent faire l'objet d'une
moyenne sur la longueur d'onde, conduisant à <Δτ> , ou la durée, conduisant à <Δτ> , ou la
λ t
température, conduisant à <Δτ> . Dans la plupart des cas, il n'est pas nécessaire de faire la
T
distinction entre ces différentes options pour obtenir <Δτ>.

TS 61941 © IEC:2000 – 11 –
OPTICAL FIBRES –
Polarization mode dispersion measurement techniques

for single-mode optical fibres

1 Scope and object
This technical specification describes three test methods for measuring the polarization mode

dispersion (PMD) of single-mode optical fibres of type B.

Method A: Fixed analyzer method
Method B: Jones matrix eigen-analysis/state of polarization method
Method C: Interferometric method
These methods can be applied to both short and long fibres in the limits of both zero and
strong polarization mode coupling.
These methods are restricted to wavelengths greater than or equal to that at which the fibre is
effectively single-mode. The cut-off wavelength of an uncabled fibre may be determined
by method IEC 60793-1-C7A of IEC 60793-1-4, while the cut-off wavelength of a cabled fibre
may be determined by method IEC 60793-1-C7B of IEC 60793-1-4.
PMD causes an optical pulse to spread in the time domain. This dispersion could impair the
performance of a telecommunications system. The effect can be related to differential phase
and group velocities and corresponding arrival times δτ of different polarization components of
the signal. For a sufficiently narrow band source, the effect can be related to a differential
group delay (DGD) time Δτ between pairs of orthogonally polarized principal states of
polarization (PSP).
PSP are such that no pulse spreading due to PMD occurs when one (and only one) of
the PSPs is excited. The maximum pulse spreading due to PMD occurs when both the PSPs
are equally excited and is related to the difference in times of flight associated to the two PSPs.
The PMD of a fibre is completely characterized by the DGD between the PSPs which varies
randomly with optical frequency and time.
In long fibre spans, PMD is a random effect since it depends on the details of the birefringence
along the entire fibre length. It is also sensitive to time-dependent temperature and mechanical
perturbations on the fibre. For this reason, a useful way to characterize PMD in long fibres is in
terms of the expected value <Δτ> given by the RMS pulse broadening or the mean DGD

between PSPs. In principle, the expected value <Δτ> does not undergo large changes for a
given fibre from day to day or from source to source, unlike the parameters δτ or Δτ. In
addition, <Δτ> is a useful predictor of lightwave system performance.
The term "PMD" is used both in the general sense of two polarization modes having different
group velocities, and in the specific sense of the expected value <Δτ>. The DGD Δτ or pulse
broadening δτ can be averaged over wavelength, yielding <Δτ> , or time, yielding <Δτ> , or
λ t
temperature, yielding <Δτ> . For most purposes, it is not necessary to distinguish between
T
these various options for obtaining <Δτ>.

– 12 – TS 61941 © CEI:2000
La longueur de couplage l est la longueur de fibre ou de câble avec laquelle un couplage
c
appréciable commence d'apparaître entre les deux états de polarisation. Si la longueur de

fibre L satisfait à la condition L << l , le couplage de mode est négligeable et <Δτ> augmente
c
avec la longueur de fibre. Le coefficient de PMD correspondant est

coefficient de PMD «de faible longueur» = <Δτ>/L.(1)

Dans la pratique, les fibres sont presque toujours en régime L >> l , et le couplage de mode
c
est important. Si l'on établit que le couplage de mode est également aléatoire, <Δτ> augmente

avec la racine carrée de la longueur de la fibre, et

coefficient de PMD «de grande longueur» = <Δτ>/ L (2)

Le texte fournit des moyens pour décider quand il est approprié d'utiliser l'équation (1) ou (2)
pour calculer le coefficient de PMD. Les unités types sont ps pour Δτ, km pour L, ps/km pour la
km
PMD faible longueur et ps/ pour la PMD grande longueur. Voir l'annexe A pour plus de
détails sur la détermination du régime de couplage de mode.
Ces méthodes peuvent mesurer les PMD sur des longueurs de fibre limitées uniquement par la
résolution du matériel ou la gamme dynamique. En général, il est recommandé d'effectuer ces
mesures sur des longueurs de fibre >1 km pour caractériser les qualités de fonctionnement
d'une fibre dans un réseau longue distance. Les longueurs d'échantillon dans la région de
transition L ~ l peuvent nécessiter des méthodes d'analyse complémentaires au-delà de celles
c
prescrites ici.
Pour la méthode A, les calculs peuvent être effectués dans le domaine de fréquence (comp-
tage de cycles) ou le domaine temporel (analyse de Fourier). Lorsqu'on utilise le comptage de
cycles, <Δτ> est la moyenne sur la gamme de longueurs d'onde de mesure comme indiqué
dans l'équation (10). Dans la limite L << l , <Δτ> = Δτ, c'est-à-dire que la PMD est égale au
c
DGD. Lorsqu'on utilise l'analyse de Fourier et dans la limite de L << l , <Δτ> est obtenu
c
simplement à partir de la valeur centrale des valeurs δτ obtenues sur la gamme de longueurs
d'onde de mesure. Pour la limite L >> l , <Δτ> est déterminé à partir du deuxième moment de
c
la distribution P(δτ) des valeurs δτ obtenues sur la gamme de longueurs d'onde de mesure.
La méthode B mesure DGD Δτ en fonction de la longueur d'onde et la PMD est exprimée
comme <Δτ> . DGD(λ) peut être mesuré en utilisant une détermination par la matrice de
λ
Jones (analyse propre) (JME) en examinant la variation de l'état de polarisation (SOP) avec
des entrées d'état de polarisation spécifiques sur une gamme de longueurs d'onde lumineuses
en entrée. Dans la méthode des états de polarisation, le DGD est mesuré en analysant
l'évolution de l'état de polarisation de la lumière qui excite la fibre en essai lorsque la longueur
d'onde de la lumière injectée est modifiée pour un état de polarisation constant. Dans ce cas,
lorsque la fréquence optique de la lumière injectée est modifiée, les états de polarisation à la

sortie de la fibre, représentés sur la sphère de Poincaré, effectuent une rotation autour de l'axe
coïncidant avec une direction de PSP à un rythme qui dépend du retard de PMD: plus le délai
est important, plus la rotation est rapide. Ainsi, en mesurant l'angle de rotation Δθ du point
représentatif sur la sphère de Poincaré correspondant à la variation de fréquence angulaire Δω,
le retard de PMD, Δτ, est obtenu comme suit:
Δτ = |Δθ/Δω | (3)
La méthode C détermine la PMD à partir de la fonction d'autocorrélation ou de corrélation
croisée du champ électromagnétique émergeant à l'une des extrémités d’une fibre lorsqu'elle
est illuminée par une source à large bande à l'autre extrémité. Dans le cas d'un instrument de
type à autocorrélation, l'interférogramme a une crête de cohérence centrale qui correspond à
l'autocorrélation de la source optique.

TS 61941 © IEC:2000 – 13 –
The coupling length l is the length of fibre or cable at which appreciable coupling between the
c
two polarization states begins to occur. If the fibre length L satisfies the condition L << l , mode
c
coupling is negligible and <Δτ> scales with fibre length. The corresponding PMD coefficient is

"short-length" PMD coefficient = <Δτ>/L.(1)

Fibres in practical systems are nearly always in the L >> l , regime and mode coupling is
c
strong. If mode coupling is also found to be random, <Δτ> scales with the square root of fibre

length, and
"long-length" PMD coefficient = <Δτ>/ L (2)
The text provides means for deciding when it is appropriate to use equations (1) or (2) to
calculate the PMD coefficient. Typical units are ps for Δτ, km for L, ps/km for short-length
km
PMD, and ps/ for long-length PMD. See annex A for more detail on determining the mode
coupling regime.
These methods can measure PMD on lengths of fibre limited only by the equipment resolution
or dynamic range. In general, performing these measurements on lengths of fibre >1 km is
recommended to characterize a fibre’s performance in a long haul network. Sample lengths in
the transition region L ~ l may require additional analysis methods beyond the scope of those
c
prescribed here.
For method A, calculations may be made in the frequency domain (cycle counting) or time
domain (Fourier analysis). When cycle counting is used, <Δτ> is the average over the
measurement wavelength range, as shown in equation (10). In the L << l limit, <Δτ> = Δτ, i.e.
c
the PMD equals the DGD. When Fourier analysis is used, and in the limit of L << l , <Δτ> is
c
obtained simply from the centroid value of the δτ values obtained over the measurement
wavelength range. For the L >> l limit, <Δτ> is determined from the second moment of the
c
distribution P(δτ) of δτ values obtained over the measurement wavelength range.
Method B measures DGD Δτ as a function of wavelength, and PMD is expressed as <Δτ> .
λ
DGD(λ) can be measured by using a Jones matrix determination (eigen-analysis) (JME) by
examining the variation of the State of Polarization (SOP) with specific polarization state inputs
over a range of input light wavelengths. In the SOP method, DGD is measured by analyzing
the evolution of the SOP of the light exciting the fibre under test when the wavelength of the
launched light is varied for constant SOP. In this case, when the optical frequency of
the launched light is varied, the polarization states at the output of the fibre, represented on
the Poincaré sphere, rotate around the axis coinciding with the direction of the PSPs at a
rate dependent on the PMD delay: the greater the delay, the faster the rotation. Therefore,

by measuring the rotation angle Δθ of the representative point on the Poincaré sphere
corresponding to angular frequency variation Δω the PMD delay Δτ is obtained as:
Δτ = |Δθ/Δω | (3)
Method C determines PMD from the autocorrelation or crosscorrelation function of the
emerging electromagnetic field at one fibre end when illuminated by a broadband source at the
other end. In the case of the autocorrelation type instrument, the interferogram has a central
coherence peak corresponding to the autocorrelation of the optical source.

– 14 – TS 61941 © CEI:2000
2 Symboles
:= est réglé à, par exemple n:= 1 signifie «la variable n est réglée à la valeur 1».

a niveau de seuil pour l'essai khi deux

A multiplicateur pour la fonction de probabilité

A valeur médiane de A
median
(m)
a coefficient d'adaptation polynomial
j
b coefficient d'adaptation polynomial
j
c vitesse de la lumière dans le vide

c coefficient d'adaptation polynomial
I
d coefficient d'adaptation polynomial
i
D erreur en valeur efficace
e compteur utilisé en sec. 6.2.4
E nombre d'extrema (maximum plus minimum) en R(λ)
′
F fréquence de l'onde cosinus R (λ)
e
f valeur i mesurée de R(λ)
i
g numéro de la pointe
h espacement de longueur d'onde entre points
i compteur utilisé à l'annexe C
j compteur utilisé dans le calcul et à l'annexe C
K compteur utilisé à l'annexe C
k facteur de couplage de mode
L longueur d'échantillon en essai de fibre/câble
L longueur de cohérence de source
c
l longueur de couplage de mode
c
m nombre de valeurs mesurées utilisées en ajustement polynomial
′
M nombre de points de données dans la transformation de Fourier au-dessus d'un
niveau de seuil T dans une pointe, g
″
M nombre de points de données significatifs dans les données de transformation de
Fourier au-dessus d'un niveau de seuil T pour couplage important
n nombre de dispositifs discrets à faible couplage en essai
N nombre de fois où la fibre est mesurée
P (λ) puissance optique enregistrée avec l'analyseur en place
A
P (λ) puissance optique enregistrée avec l'analyseur ayant subi une rotation à 90°
ROT
P (λ) puissance optique enregistrée sans analyseur
TOT
P(δτ) fonction de probabilité des données de la transformation de Fourier
′
P (δτ) valeur prévue de fonction de probabilité des données de la transformation de Fourier

TS 61941 © IEC:2000 – 15 –
2 Symbols
:= is set to, for example n:= 1 means “variable n is set to a value of 1”

a threshold level for chi squared test

A multiplier for probability function

A median value of A
median
(m)
a polynomial fit coefficient
j
b polynomial fit coefficient
j
c velocity of light in vacuum
c polynomial fit coefficient
I
d polynomial fit coefficient
i
D root mean square error
e counter used in sec. 6.2.4
E number of extrema (maxima plus minima) in R(λ)
′
F frequency of cosine wave R (λ)
f ith measured value of R(λ)
i
g spike number
h wavelength spacing between points
i counter used in annex C
j counter used in calculation and annex C
K counter used in annex C
k mode coupling factor
L length of fibre/fibre cable test sample
L source coherence length
c
l mode coupling length
c
m number of measured values used in polynomial fit
′
M number of data points in Fourier transform data above a threshold level T within a
spike, g
″
M number of significant data points in Fourier transform data above threshold level T
for strongly coupled case
n number of discrete weakly coupled devices under test
N number of times the fibre is measured
P (λ) optical power recorded with analyzer in place
A
P (λ) optical power recorded with analyzer rotated 90°
ROT
P (λ) optical power recorded with analyzer removed
TOT
P(δτ) probability function of Fourier transform data
′
P (δτ) predicted value of probability function of Fourier transform data

– 16 – TS 61941 © CEI:2000
′
R (λ) valeurs de rapport (théorie) pour fibre biréfringente simple

R(λ) rapport de sortie du système de mesure de PMD

T premier niveau de seuil pour les données P(δτ)
T second niveau de seuil pour les données P(δτ)
t temps de cohérence de source optique (méthode C)
c
δτ
X critère pour le nombre de points valables de P( ) en dessous de T
Δf variation de fréquence dans la méthode B

δτ temps d'arrivée du retard d'impulsion relatif

δτ valeur δτ au dernier point significatif de P, défini comme premier point P
last
au-dessus de T , mais qui est également suivi par au moins trois points au dessous
de T . δτ = δτ
1 last M″
δτ valeur δτ maximale pouvant être mesurée
max
δτ valeur δτ minimale pouvant être mesurée
min
Δn biréfringence modale de fibre par unité de longueur
Δτ
valeur de retard de groupe différentiel
<Δτ> PMD moyenne attendue sur une plage de longueur d'onde
δλ taille d'échelon de longueur d'onde
Δλ largeur spectrale de source optique ([FWHM] largeur à mi-hauteur sauf spécification
contraire)
δν taille d'échelon de fréquence optique
Δθ angle de rotation sur la sphère de Poincaré
Δω variation de fréquence angulaire dans la méthode B
λ longueur d'onde d'essai utilisée pour mesurer la PMD
λ longueur d'onde centrale de la source de lumière
λ première longueur d'onde dans le jeu de longueurs d'onde d'essai (ou position de
premier maximum ou minimum en R(λ))
λ dernière longueur d'onde dans le jeu de longueurs d'onde d'essai (ou position de
dernier maximum ou minimum en R(λ))
λ longueur d'onde de coupure de fibre en câble en essai
CC
λ longueur d'onde de coupure de fibre en essai
CF
σ second moment des données de la transformation de Fourier
R
ν fréquence de la source optique
Χ variable du khi deux
(m)
γ coefficient défini par l'équation (C.4)
j
TS 61941 © IEC:2000 – 17 –
′
R (λ) ratio data (theory) for simple birefringent fibre

R(λ) output ratio from PMD measurement system

T first threshold level for P(δτ) data
T second threshold level for P(δτ) data
t optical source coherence time (method C)
c
X criterion for number of valid points of P(δτ) below T
Δf frequency variation in method B

δτ relative pulse delay arrival time

δτ δτ value at the last significant point of P, defined as the firs
...