- 文献综述（或调研报告）：
要想解决单模光纤中PMD对通信系统性能的影响，首先要研究PMD产生的机理，所谓PMD，是指由于光纤的无规双折射所引起的对不同相位状态的光呈现不同群速度的特性[1]。偏振是与光的振动方向有关的光性能，我们知道光在单模光纤中只有基模HE11传输，由于HE11模由相互垂直的两个极化模HE11x和HE11y兼并构成，如果单模光纤的结构是理想的圆柱形而且材料是各向同性的，双折射的两束光在光纤轴向传输的折射率是不变的，则两个正交方向偏振态的模式不会发生相互耦合，单模光纤可以保证单模传输，即能维持两个偏振态正交的极化模传输，这时PMD＝0。
但在实际制造光纤的过程中，由于光纤在生产、成缆、铺设的过程中不可避免地受到弯曲和扭转、残存或承受应力，会使光纤的实际结构偏离理想的圆柱形，光纤纤芯的不圆度与包层的几何尺寸也存在差异，且光纤的折射率分布也难以保证理想化（沿径向分布完全对称），从而使光纤存在着各向异性。此外，在实际应用中，光纤也会受到外部环境因素影响，如温度和压力等因素变化或扰动，这些因素将造成光纤沿不同的方向有不同的有效折射率，导致光纤的无规双折射，使HE11 两个偏振模不能完全兼并，产生偏振不稳定状态。光在单模光纤中传输，两个相互正交的线性偏振模式之间会形成传输群速度差，产生偏振模色散。
如图1 所示，在传输过程中极化模的轴向传播常数beta;x 和beta;y 往往不等，从而造成光脉冲在输出端的展宽现象。因此两极化模经过光纤传输后到达时间就会不一致，这个时间差就是偏振模色散PMD。PMD的度量单位为皮秒(ps)。
通常，偏振模色散是光纤的内部缺陷和外部环境共同作用下的综合结果，在分析时应当在假定其他因素不存在影响的情况下，针对每种因素分别讨论。因为内部有意或无意产生的各向异性，光纤中出现固有双折射，包括在拉制光纤时，由于纤芯由圆形变成椭圆而产生的形状双折射、在横面上热应力不对称导致纤芯材料的各向异性，从而通过光弹性效应产生的应力双折射。除了光纤内部固有性质，外加应力也可以通过光弹性效应引起感生双折射，包括弯曲、扭转和侧向力的作用，施加电磁场同样可以引入线性双折射和圆双折射[2]。以上仅从双折射的角度讨论了PMD的成因, 然而实际上情况还要复杂得多, 因为LP01这两个偏振模之间的传播速度差很小，导致外部影响会使这两个模发生能量交换，产生随机的模式耦合[，这部分内容较为复杂，暂时不做过深研究。
单模光纤的PMD是随时间和长度变化的随机变量，无法像其他参数一样简单以某一值来表征，PMD的统计分布由耦合长度，平均模式双折射和光源的相干度决定，其值服从麦克斯韦尔（Maxwell）概率分布[3]。而在实际生产和施工维护的过程中，我们希望使用测量速度快、测试设备体积小、适合现场操作的测试方法。干涉法可满足上述需要，这种方法可在现场测量PMD 参数，在速度快的同时，干涉法几乎不会受震动和不利环境的影响，是测量PMD 最快的方法，1999 年4 月，就通过了TIA 认证（EIA/TIA－455－124）。在使用标准的1550nm LED光源的情况下，PMD值的精确度可达0.12。其测试原理是当光纤一端用宽带光源照射时，在输出端测量电磁场的自相关函数或互相关函数，从而确定PMD[4]。
为了克服光纤的PMD对于光信号传输的影响，需要改进光纤制造工艺，制造出小PMD系数的光纤，对此，文献中已经给出了较为成熟的解决方案。从OFC2001到OFC2004会议都报道了采用fiber spinning（光纤扭转）技术来制造低PMD系数的光纤。光纤扭转方法是在光纤拉制过程中，光纤接近于硅的熔融点仍具有粘性时刻，给拉制过程中的光纤以一定的力矩不断地扭转光纤，以降低光纤制造过程中造成的非对称性[5]。康宁公司利用此项技术制造的LEAF光纤，其PMD系数小于0.036。OFS公司利用此技术制造的True Wave RS光纤PMD系数也小于0.036。
为了分析PMD在光纤通信链路中的特性，文献中使用了名为“跳蛙”[6]的方法，并将总链路划分为N个Delta;xi;链接（通常为100m），非线性和线性部分分别被编号链接，Delta;xi;链接中的非线性部分可以表示为：
进行傅立叶变换，将u，v转换到频域，线性部分变为：
然后再将它们转换为时域。以这种方法类比，将等式应用于0〜Delta;xi;，Delta;xi;〜2Delta;xi;，2Delta;xi;〜3Delta;xi;链，直到最后一个，这样就可以在任何位置给出非线性功率脉冲。
ITU-T规定了商用单模光纤PMD系数（对于10Gb/s系统）应该小于0.5。新型光纤PMD系数一般比较小，但是对于20世纪90年代以前敷设的光纤，一般PMD系数都大于0.5，有一部分甚至超过0.8，这些线路都面临着传输速率的升级。如果重新铺设光纤，费用巨大，而对现有光纤进行改造是比较经济的方案。要想通过补偿器消除偏振模色散效应，其原理是想办法让两个正交的偏振模同步到达目标。针对此，就要对速度较快的一个偏振模采取延迟线的方法进行补偿，使得该偏振模的速度变慢，以达到两个偏振模最后同时到达目标[7]。为此，可以在光纤通道上加载一个光纤偏振模延迟补偿器，也就是偏振模色散补偿器。在这个补偿器中，有偏振分束器、偏振时延线、偏振合并器，来对快行的偏振模进行延时补偿。具体的偏振模色散PMD补偿系统结构如图所示。
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