光信号通过光纤传输引起光信号畸变、脉冲展宽。由于光信号能量是由不同频率和模式成分共同承载的，因而引起色散的原因与机理也是多方面的。色散的主要机理与类型包括：多模光纤的模式色散（或称模间色散）；由于光纤材料固有的折射率对波长依赖性而产生的波导色散；以及单模光纤中两种不同偏振模式传输速度不同而引起的偏振色散。
摘要：光信号通过光纤传输引起光信号畸变、脉冲展宽。由于光信号能量是由不同频率和模式成分共同承载的，因而引起色散的原因与机理也是多方面的。色散的主要机理与类型包括：多模光纤的模式色散（或称模间色散）；由于光纤材料固有的折射率对波长依赖性而产生的波导色散；以及单模光纤中两种不同偏振模式传输速度不同而引起的偏振色散。
一、模间色散
多模光纤中，即使对同一波长，不同传输模式仍具有不同的群速度，即传播速度不同，由此引起的脉冲展宽，称为“模间色散”。模间色散引起的脉冲展宽是各种色散因素中影响严重的一种。并且，传输的模式越多，脉冲展宽越严重。
模间色散是发生在多模光纤和其他波导中的一种信号畸变机制。在多模光纤中，以不同入射角射入光纤的光线都被定义了一条路径或一种模式。由于各个模式的传输路径不同，其传输速度（即群速度）也不同，因此模式间的信号传输到达光纤终端产生了时间差。通常来说，一些光线会直接穿过纤芯（轴向模式），而其他光线会在包层/纤芯边界之间来回反射，沿着波导之字形向前传播，即下图的阶跃折射率多模光纤所示。事实是，一旦光线发生了折射，模间色散/模式色散随即产生。其中，模间色散与传输路径成正相关，即高阶模式下（光线以较大角度射入时路程较长）造成的模间色散高于低阶模式（光线以较小角度射入路程较短）
图1.多模光纤模间色散
多模光纤z多可同时容纳17种光线传播模式，其模间色散远高于单模光纤。这是由于单模光纤具有单一的传播模式，即光线沿着纤芯传播（轴向模式）而不反射到包层边界，因此没有模间色散发生。
然而，如果使用渐变折射率多模光纤，情况就不同了。虽然光线也以不同的模式传播，但由于纤芯的折射率不均匀，光线路径不再是直线而是曲线，光线的传播速度也发生变化，因此可通过选择合适的折射率分布大大降低模间色散。
二、色度色散
色度色散指光源中不同波长分量在光纤中的群速不同所引起的光脉冲展宽现象，包括材料色散和波导色散。
材料色散是由折射率对纤芯材料的波长依赖性造成的，而波导色散则是由模态传播常数对光纤参数(纤芯半径、纤芯和包层的折射率差)和信号波长的依赖性造成的。在某些特定频率下，材料色散和波导色散可以相互抵消，从而得到一种近似于0色度色散的波长。
实际上，色度色散并不总是不利的。光线在不同波长或材料中以不同速度传播，导致光脉冲在光纤中展宽或压缩，这使得定制折射率剖面以生产不同用途的光纤成为可能。G.652光纤就是其中一个例子。
三、偏振模色散
偏振模色散（PMD）反映了光波在光纤中传播特性的偏振依赖性。实际的光纤中基模存在两个相互垂直的偏振模，理想情况下，两种偏振模式应当具有相同的光波传播特性，但通常来说，不同偏振模式下会有细微差别。这是由于在传播过程中温度和压力等因素变化或扰动，导致两种偏振模式具有不同的传输速度，产生时延，形成偏振模色散。
图2.偏振色散
偏振模色散对链路速度低于2.5Gbps的网络影响较小，即便其传输距离大于1000公里。然而，随着传输速度的增加，尤其是当速率超过10Gbps时，偏振模色散的影响剧增，成为一个不容忽视的光纤参数。偏振模色散主要在玻璃制造过程中产生的，除此之外，光纤布线、安装和使用环境等因素都会对其造成影响。
结语：虽然光纤色散能以多种方式影响信号传播，甚至造成信号失真，但总的来说，其对光纤链路的信号传输并不完全是不利的。事实上，当采用波分复用时，一定的光纤色散可用来减轻非线性效应。而当光纤色散过大时，则可选择上述的色散补偿光纤、光纤布拉格光栅、电子色散补偿等方法进行色散补偿。
关于昊量光电：
上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等，涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防、量子光学、生物显微、物联传感、激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等服务。
您可以通过我们昊量光电的官方网站www.auniontech.com了解更多的产品信息，或直接来电咨询4006-888-532。
展示全部 
