PDL概念与定义

PDL偏振相关损耗，主要用来评价无源器件（包括耦合器、光环行器、光连接器和波分复用器）在研磨、生产和检测过程中与偏振态相关的损耗，即所有偏振态下最大损耗与最小损耗的差值，一般用比率表示，计算公式如下：

PDL测试方法

目前主要有三种测试方法：偏振态扫描法、穆勒矩阵法和琼斯矩阵法。

一、 偏振态扫描法

偏振态扫描法有手动扰偏测量法和自动扰偏测量法。其是根据PDL定义进行测试，测试过程控制输入光扫过全部的偏振态，记录并提取接收端光功率最大值和最小值之间的差值，利用公式计算出该器件PDL值。扫描步进越小，测试偏振态越多，测试时间越长，获得的PDL值越接近真实值。

偏振态扫描法测量PDL最简单，但PDL的测量准确性与光源的稳定及波长、光纤链路中器件的反射、光纤绕动等因素有关，严格控制测量条件，才有可能获得准确的PDL值。

二、 穆勒矩阵法

穆勒矩阵法是基于斯托克斯偏振理论，通过矩阵来描述器件的偏振特性以及偏振光的传输，进而推导出器件的PDL值，通常简称四态法或八态法。

根据斯托克斯理论，任一束偏振光可用四个斯托克斯参数（I, Q, U, V）来描述，构成一列矩阵矢量，即斯托克斯矢量。偏振器件则用穆勒矩阵M来描述，不同偏振器件其穆勒矩阵参数不同，根据穆勒矩阵参数可计算此偏振器件的PDL值。光传输过程也是整个光学链路各位置偏振态的转换过程，可通过矢量矩阵的乘积来描述。简化模型如下图所示：

偏振态转换过程：输出光P (I^,, Q^,, U^,, V^,) = M * 输入光P (I, Q, U, V)

其中I表示总光强，Q表示x方向直线偏振光分量，U表示45°方向直接偏振光分量，V表示右旋圆偏振光分量。

测试过程分两步：

1. 链路中不加待测偏振器件，分别控制输入光偏振为：45°、0°、90°线偏振光及右旋圆偏振光，光探测器测量每个偏振态下的光功率；
2. 加入待测偏振器件后，同样分别控制上述四种偏振态，并获得相应偏振态下的光功率。

将以上光功率值代入偏振态转换方程中，建立8组方程，可求解偏振器件的穆勒矩阵及其PDL值。

三、 琼斯矩阵法

琼斯矩阵法类似于穆勒矩阵法，偏振光的传输也是通过矩阵描述，但有细微区别。不同于测量光功率，琼斯矩阵是用偏振分析器测量偏振态，在求解琼斯矩阵过程时采用三个特殊偏振态。

测试过程分两步：

1. 链路中不加待测偏振器件，分别控制输入光偏振为：45°、0°、90°线偏振光，用偏振分析器测量偏振态；
2. 加入待测偏振器件，同样控制上述三种偏振态，获得特定偏振光经过待测器件后的偏振态。

将上述偏振态代入琼斯矩阵方程中，求解琼斯矩阵，并获得待测器件的PDL值。