光纤通信系统中的色散问题及其补偿研究
色散对光纤通信系统的影响与补偿
编号：审定成绩：×××××××××××××××届毕业设计（论文）色散对光纤通信系统的影响与补偿设计（论文）题目：——基于Optisystem运用学院名称：学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：日期：××××年××月中文摘要色散是光纤的一种重要的光学特性，它引起光脉冲的展宽，严重限制了光纤的传输容量。
对于在长途干线上实际使用的单模光纤，起主要作用的是色度色散，在高速传输时偏振模色散也是不可忽视的因素。
随着脉冲在光纤中传输，脉冲的宽度被展宽，劣化的程度随数据速率的平方增大，因而对色散补偿的研究是一项极有意义的课题。
色散是影响光纤通信质量的一个主要因素，啁啾光纤光栅色散补偿技术是一种实用的色散补偿方式，因而成为目前光纤通信领域的一个研究热点。
本论文以光纤传输通信系统为研究对象，对系统的模型，仿真方法和系统的性能进行了深入的研究和探索，通过对仿真结果的研究验证系统的性能，得到最佳系统参数，采取了较佳的方案。
论文主要工作如下：1）介绍、分析布拉格光纤光栅的基本原理及其相关基础知识；2）分析研究色散对光纤的短程及远程传输信号的影响；3）利用OptiSystem仿真软件对色散对光纤传输的影响进行适当的仿真分析。
4）利用OptiSystem仿真软件实现布拉格光纤光栅对光纤脉冲信号传输中色散的补偿作用。
关键词：光纤光栅，色散补偿，时延，带宽，补偿距离，光通信系统，OptiSystem，仿真ABSTRACT IN CHINESEDispersion is an important optical properties of the fiber, which causes optical pulse broadening, and severely limits the transmission capacity of optical fiber. Play a major role for actual use on a long haul single-mode fiber, chromatic dispersion, polarization mode dispersion in high-speed transmission, can’t be ignored. Pulses in optical fibers, the pulse width broadening the extent of degradation increases with the square of the data rate, and thus the study of the dispersion compensation is a very significant issue.So dispersion is an important factor that impact the optical communication. Chirped fiber grating is considered to be one of the most useful technology for high-bit-rate optical communication. Therefore, it has been a hot topic in recent years. The communication optical fiber transmission system, the system model, simulation method and system performance conducted in-depth study and exploration of the performance of the verification system through the simulation results, the optimal system parameters, adopted a more excellent program.The research works in the dissertation are summarized as follows:1) Introduction and analysis of the basic principles and basic knowledge of fiber Bragg gratings;2) Analyze the impact of dispersion on the short-and long-range transmission signal of the fiber;3) The use of appropriate simulation analysis the simulation OptiSystem software dispersive optical fiber transmission.4) Fiber Bragg gratings for dispersion compensation in optical pulse signal transmission of OptiSystem simulation software.Key words：Optical fiber grating, the dispersion compensation and time delay, bandwidth, compensation distance, optical communication system, OptiSystem, simulation目录中文摘要 (1)ABSTRACT IN CHINESE (2)第一章绪论 (4)1.1 光纤通信的发展历程 (4)1.2 光纤通信研究的目的和意义 (5)1.3 光纤通信系统的概述 (6)第二章光纤色散与布拉格光纤光栅的补偿 (8)2.1 光色散与光时延 (8)2.1.1 光的色散、相速、群速和时延 (8)2.1.2 色散和时延 (10)2.2 光纤光栅的色散 (11)2.3 光纤光栅的色散特性及其应用 (13)第三章 OptiSystem系统仿真设计 (16)3.1 OptiSystem系统简介 (16)3.2 OptiSystem系统运用及仿真 (18)3.2.1 系统一：光纤通信光信号传输中时域与频域的变化 (18)3.2.2 系统二：光纤光栅对光信号传输中的色散补偿分析 (21)3.2.3 系统三：光纤光栅色散补偿系统改进及数据分析 (25)结论 (27)附录 (28)参考文献 (29)致谢........................................................ 错误!未定义书签。
40Gbits光纤通信系统的色散管理研究 陶扬 正文
摘要现在，随着光纤通信系统的传输距离和传输速率的提高，光放以及色散管理已经成为了一个能影响光纤通信系统的非常重要因素。
在40Gbit/s光纤通信系统逐渐取代10Gbit /s系统的过程中,光纤传输系统对非线性抵抗性和色散管理提出了更加高的要求。
本文主要介绍几种色散管理中所用到的色散补偿技术，并通过三种色散管理方案对其中色散补偿光纤技术进行研究，找出最、更适合长距离传输系统的方案。
通过对三种光纤通信系统链路部分色散管理方案进行比较，在40Gbit/s光纤通信系统中讨论不同的色散管理方案的输入光功率对光纤传输系统的Q值、误码率和光信噪比的影响，发现中置放大的色散管理方案具有更好的Q值和光信噪比，更低的误码率，更加适合长距离的光纤通信系统。
关键词：色散管理非线性光放大 Q值AbstractNow, as the transmission distance of optical fiber communication system and the improvement of transmission rate, light put and the dispersion management has become a can affect the optical fiber communication system is very important factor. In 40 gbit/s optical fiber communication system in the process of gradually replace 10 gbit/s system, optical fiber transmission system for nonlinear resistance and dispersion management put forward higher requirements. This paper mainly introduces several kinds of dispersion management used in the dispersion compensation technology, and through the three types of dispersion management solution on the technology of dispersion compensation fiber is studied, find out the most, is more suitable for long distance transmission scheme of the system. Based on three kinds of optical fiber communication system link part of dispersion management scheme comparison, in 40 gbit/s optical fiber communication system input optical power of different dispersion management scheme for the Q value of optical fiber transmission system, the influence of the bit error rate and optical signal-to-noise ratio, found in placed large dispersion management scheme has better Q value and optical signal-to-noise ratio, lower bit error rate, more suitable for long distance optical fiber communication systems.Keywords：Dispersion management nonlinear Light amplification Q value目录摘要 (i)Abstract .................................................................. i i1 引言 (5)2 光纤通信系统 (6)2.1 系统构建 (6)2.2 链路三部分 (6)2.2.1 EDFA掺铒光纤放大器 (6)2.2.2 色散补偿光纤（DCF） (9)2.2.3 单模光纤 (10)3. 色散 (12)3.1.光纤色散的基本概念 (12)3.2.光纤色散对系统的影响 (12)3.3.光纤色散的分类 (12)3.3.1.模式色散 (12)3.3.2.材料色散 (13)3.3.3.波导色散 (13)3.3.4.三种色散的比较 (13)4. 色散管理 (15)4.1光纤通信的现状和发展趋势 (15)4.2 色散补偿技术 (15)4.2.1 概念 (15)4.2.2 原理 (15)4.2.3 分类 (16)5. 色散管理方案实例 (19)5.1利用色散补偿光纤进行色散补偿的三种方案 (19)5.1.1 .前置放大 (19)5.1.2 中置放大 (19)5.1.3 后置放大 (19)5.2 所使用的SMF和DCF的参数 (20)5.3 三种色散管理方案对比 (20)6. 光纤通信系统色散管理未来发展 (24)结束语 (25)参考文献 (26)致谢 (27)1 引言伴随着信息量的快速增大，光纤通信网传输的速率普遍由2.5或者10Gbit/s提升到40Gbit/s，各种先进技术也因此被应用到了光纤通信系统中，这也对光纤通信系统中光纤的非线性和色散等一些指标提出了一定的要求，比如光信噪比（OSNR）、色散容限和偏振膜色散（PMD）等等技术指标。
光纤通信系统中的信号传输失真与补偿方法
光纤通信系统中的信号传输失真与补偿方法随着信息技术的飞速发展，光纤通信系统作为一种高速、大容量、低损耗的通信方式，得到了广泛的应用。
然而，在光纤通信系统中，信号传输过程中会受到多种因素的影响而产生失真，从而降低了通信系统的性能和可靠性。
因此，研究和采用有效的信号传输失真补偿方法，对于提高光纤通信系统的性能至关重要。
一、信号传输失真的原因1. 色散效应：色散是指光信号在光纤中传输过程中，由于不同波长的光的传播速度不同而引起的传输延迟差异。
这种传输延迟差异导致光信号脉冲宽度扩展，从而影响光信号的解调和识别。
2. 线性损耗：光信号在光纤中传输时会受到光纤弯曲、扭曲等因素的影响而产生线性损耗。
线性损耗会导致光信号的能量衰减，从而降低信号的强度和质量。
3. 非线性效应：非线性效应主要包括自相位调制（XPM）、互相位调制（FWM）和自发光（ASE）等。
这些效应会导致光信号的频谱扩展、相位畸变和增加噪声等，从而使信号失真。
二、信号传输失真补偿方法为了解决光纤通信系统中信号传输失真的问题，科学家们提出了多种信号传输失真补偿方法，可以有效地提高光纤通信系统的性能和可靠性。
1. 光纤衍射补偿方法光纤衍射是由于光信号的传输过程中受到了光的波动性的影响而产生的失真。
为了减少光纤衍射引起的传输失真，可以采用预加权、均衡和衍射抑制等技术。
其中，预加权技术可以在发送端对光信号进行预处理，减少光纤衍射的影响；均衡技术可以在接收端对光信号进行均衡处理，使信号的频率响应变得平坦；衍射抑制技术可以通过设计光纤的结构参数来抑制光纤衍射效应。
2. 色散补偿方法色散是光纤通信系统中主要的信号传输失真因素之一。
为了解决色散引起的信号传输失真问题，可以采用主动或被动补偿方法。
主动补偿方法主要包括光纤光栅衍射、电调制与光调制的联合补偿等技术；被动补偿方法主要包括单模与多模光纤的混合传输、多中心光纤的设计等。
3. 光纤放大器补偿方法光纤放大器是光纤通信系统中放大光信号的重要设备，但它也会引起信号传输失真。
光纤通信系统中的色散补偿问题综述
光纤通信系统中的色散赔偿问题综述1.Introduction光纤通信含有高速率、大容量、长距离以及抗干扰性强等特点。
但损耗和色散是长久妨碍光纤通信向前发展的重要因素。
随着着损耗问题的解决，色散成为决定光纤通信系统性能优劣的重要因素。
如何控制色散方便提高光纤通信系统的性能，成为光纤通信研究的热门课题之一。
现在对于光纤的色散已经提出了诸多赔偿办法，重要有色散赔偿光纤（DCF），啁啾光纤光栅，均匀光纤光栅，相位共轭（中点谱反转），全通滤波器、预啁啾等。
随着以上各办法缺点的暴露，学者们提出了光孤子色散赔偿技术，又相继提出了色散管理孤子，密集色散管理孤子等技术。
色散管理成为近年来光纤通信前沿研究的重要热点。
2.Concept of Dispersion由于信号在光纤中是由不同的波长成分和不同的模式成分来携带的，这些不同的波长成分和模式成分有不同的传输速率，从而引发色散。
也能够从波形在时间上展宽的角度去理解，也就是说光脉冲在通过光纤传输期间，其波形随时间发生展宽，这种现象称为光纤的色散。
3.Dispersion Causes普通把光纤中的色散分为三种类型：模式色散、模内色散和偏振色散。
a)模式色散模式色散是多模光纤才有的。
多模光纤中，即使是同一波长，模式不同传输速度也不同，它所引发的色散称为模式色散。
不同模式的光在光纤中传输时的传输常数不同，从而使传输同样长的距离后，不同模式的光波之间产生了群时延差，假设光纤能够传输多个模式，其中高次模达成输出端所需的时间较长，成果使入射到光纤的脉冲，由于不同模式达成的时间不同，或者说群时延不同，在输出端发生了脉冲展宽。
b)模内色散模内色散亦称颜色色散或多色色散。
重要是由于光源有一定带宽，信号在光纤中会有不同的波长成分，信号的不同波长分量含有不同的群速度，成果造成光脉冲的展宽。
模内色散涉及材料色散和波导色散。
c)偏振色散普通的轴对称单模光纤是违反“单模”名称的。
事实上有可能传输着两个模，即在光纤横截面上的两个正交方向(设为x 方向与y 方向)上偏振的(即在这些方向上含有场分量的)偏振模，同时由于实际的光纤中必然存在着某些轴不对称，那么，光纤会存在双折射，模传输常数β对于x，y 方向偏振模稍有不同，就会使这两个模式的传输速度不同，由此引发的色散叫偏振色散。
光纤通信课件 第9章 色散限制、补偿和管理
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9.4 前补偿技术
所谓色散前补偿，就是在光信号发射进 光纤线路前，在发射端对输入脉冲的特 性进行修正。 一种简单的方法是使光纤输入脉冲频率 发生预啁啾，就可以补偿GVD引入的脉 冲展宽。
《光纤通信》（第3版）原荣 编著
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9.4.1 预啁啾补偿
从1.2.4节我们知道，光在介质中传输时，高频 （短波）分量要比低频（长波）分量传输得快， 从而产生较小的延迟，所以高频分量将逐渐向 调制脉冲的前沿发展，而低频分量将向其后沿 延伸，光纤越长两者间的时差越大，脉冲展宽 也越大。 预啁啾补偿技术的基本想法是通过在光源上加 一个正弦调制，使脉冲前沿的频率降低，后沿 的频率升高，这样就在一定程度上补偿了传输 过程中由于色散造成的脉冲展宽。
《光纤通信》（第3版）原荣 编著 14
图9.3.1 前馈均衡器（FFE）结合判决反馈均衡 器（DFE）进行电子色散补偿
输入 0 抽头 延时 1 延时 2 + 低通 滤波 DFE
FFE是线性滤波器，它可以设计成具有与光通道相反的传输特性， 从而抵消色散的线性成分。 DFE的主要作用是补偿失真信号的非线性成分，它和判决器一起 构成反馈回路，用均方误差准则优化均衡器系数，基于前面探测 到的信号，动态调节判决阈值电平，消除码间干扰。
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9.3 电子色散补偿
接收机电子色散补偿（EDC）是一种近来受到 重视的光纤色散补偿技术，其目的是扩展光纤 线路无补偿传输的距离。 EDC技术由于其小型化、低功耗和低成本的优 点而逐渐受到更多的关注。 EDC是基于电子滤波（均衡）技术进行光纤色 散补偿的，它通过对接收光信号在电域进行抽 样、软件优化和信号复原，有效地调整接收信 号的波形，恢复由于色度色散、偏振模色散和 非线性引起的光信号展宽和失真，从而达到色 散补偿的效果。
高速光通信系统中的色散补偿解析
高速光通信系统中的色散补偿1．前言随着光传输系统中的传输速率的提高和信号传输带宽的增加，色散问题日益显著。
已经铺设的常规光纤规G.652线路的零色散点位于1310nm，在1550 nm处时则具有较大的色散系数(17ps/nm/km)，光脉冲信号经过长途传输后，由于光纤色散值的积累引起脉冲展宽，导致严重的码间串扰，使得接收端产生误码现象，从而使传输特性变坏。
光纤色散补偿技术的研究，对提高目前已经铺设的常规光纤通信系统的容量具有尤其重要的意义。
色散补偿器对于推动全光网络架构起着决定性作用，发展高速全光网络的一个先决条件是必须做到光层面的色散监控与管理。
色散补偿器件在高速传输系统及下一代智能光网络中有着广泛应用。
2. 技术方案简介目前商用的光学色散补偿模块，包含固定色散补偿和可调色散补偿两大类，分别是基于色散补偿光纤、啁啾光纤光栅、GT标准具这三种技术方案。
2.1 色散补偿光纤色散补偿光纤是利用基模波导来获得高的负色散值，通过改变光纤的芯径、掺杂浓度等结构参数，使零色散波长移至大于1550nm波长的位置，于是在1550nm处得到较大的负色散系数，通常在-50~-200ps/nm/km。
为了得到高的负色散值系数，必须减小光纤芯径，增加相对折射率差，而这种作法往往又会导致光纤的衰耗增加(0. 5~1dB/km)。
为了能在整个波段均匀补偿常规单模光纤的色散，又开发出一种既补偿色散又能补偿色散斜率的补偿光纤。
该光纤的特点是色散斜率之比与常规光纤相同，但符号相反，所以更适合在整个波形内的均衡补偿。
色散补偿光纤已经在全世界的高速通信系统中得到了广泛应用，许多传输系统都是通过DCF+G.652光纤实现的，具有无群时延抖动，全波段连续补偿,能够从100G Hz间隔系统平滑升级到50GHz间隔系统等优点，但存在损耗大、光脉冲延迟高、非线性效应以及模块尺寸大等缺点。
2.2 啁啾光纤光栅啁啾通常是指一种频率变化的现象。
如果光纤光栅的周期沿长度方向发生一定变化，则其频率沿长度方向也会发生一定变化，即发生了啁啾，称这种光栅为啁啾光纤光栅。
光束信号传输中的信号失真与补偿技术研究
光束信号传输中的信号失真与补偿技术研究引言：在现代通信系统中，光束信号传输是一种快速、高带宽的传输方式。
然而，由于光传输介质和光器件的非线性特性，信号传输过程中会发生信号失真现象，对传输质量造成不利影响。
因此，研究光束信号传输中的信号失真与补偿技术对于提高通信系统的可靠性和性能具有重要意义。
一、光束信号传输中的信号失真现象1. 光纤的色散引起的信号失真：光在光纤中传输时，不同频率的光信号由于色散效应会有不同的传播速度，导致信号失真。
2. 光纤的非线性引起的信号失真：光在光纤中传输时，受到光纤材料的非线性特性的影响，导致光信号的波形发生改变，产生失真。
3. 光器件的非线性引起的信号失真：在光信号传输路径中，光器件的非线性特性会引起信号的波形畸变，导致信号失真。
二、信号失真对传输系统的影响1. 降低传输距离：信号失真会使信号的功率逐渐衰减，降低传输距离限制了光通信系统的覆盖范围。
2. 减少系统传输容量：信号失真导致信号波形的扭曲，限制了系统传输速率，降低了系统的传输容量。
3. 增加误码率：信号失真会引起码间串扰和串扰增益，导致系统误码率的增加，降低了系统的可靠性。
三、信号失真补偿技术1. 色散补偿技术：通过引入色散补偿器，对信号进行补偿，校正传输距离中的色散效应，减小信号的失真。
2. 非线性补偿技术：引入预先设计的非线性补偿器，通过对信号波形进行修正，衰减非线性效应，提高信号传输质量。
3. 自适应均衡技术：通过不断监测和评估信号的失真情况，采用自适应算法对信号进行均衡处理，以恢复信号原始的波形特性。
4. 前向误差纠正技术：通过预测信号在传输过程中可能发生的失真情况，采取相应的纠正措施，提前对信号进行补偿。
5. 光放大器技术：利用光放大器对信号进行增强，补偿传输距离中信号的衰减，提高传输质量。
四、光束信号传输中信号失真与补偿技术研究的挑战与发展方向1. 研究深度：当前关于光束信号传输中信号失真与补偿技术的研究还处于初级阶段，仍需深入探索信号失真的机理和影响因素，提出更有效的补偿技术。
光纤通信中的色散补偿技术研究
光纤通信中的色散补偿技术研究随着现代通信技术的不断发展和应用，网络通信的传输速率已达到了Gbps级别，如光纤通信作为现代化通信技术的代表，也在不断地创新和进步中。
光纤通信中的一大难题就是色散补偿技术研究。
本文将从色散补偿的定义、作用及发展历程、常见的色散补偿技术以及未来展望四个方面阐述光纤通信中的色散补偿技术研究。
一、色散补偿的定义、作用及发展历程光在光纤中的传输损耗分为衰减损耗和色散损耗。
而色散是指在光纤中传输的短脉冲信号由于频率成分不同，传输速度也不同，导致在接收端时产生的信号失真，从而影响通信质量。
色散是光纤通信中最主要的非线性影响之一，对光纤的信号传输质量影响非常大。
因此，为了降低色散对信号的影响，提高光纤通信的传输质量，产生了色散补偿技术。
所谓色散补偿，就是为了抵消被随着光在光纤中的传输而带来的色散效应，使得信号在光纤中的传输过程中保证其波形的完整性和稳定性，从而使得与光纤通信相关的应用得到了进一步的提高。
色散补偿技术起源于20世纪70年代。
最初的色散补偿方案是采用相对简单的信号加上反向的信号渐变来补偿色散。
随着光棒、皮尔斯反射器、光纤布拉格光栅等新颖元件的发明及其不断的发展，导致色散补偿技术逐渐趋于完善。
二、常见的色散补偿技术目前，色散补偿技术主要分为被动色散补偿、主动色散补偿和混合色散补偿三种。
其中，被动色散补偿技术的原理是利用专用的光学器件把传输信号的波长进行引导，并通过一定的制造工艺，实现信号波形的优化，从而减少或抵消色散效应。
主动色散补偿技术则是利用光载荷流体进行调制，使得不同波长的光速度发生变换，从而达到调整光信号的效果。
混合色散补偿其实就是将前两种技术相结合，产生更加复杂的色散补偿方案，实现色散的更高效减少。
从具体的应用范围来看，被动色散补偿技术主要适用于高速中长距离传输。
这是由于，被动色散补偿的补偿机制固定、稳定，适用于光路在传输过程中对信号进行的完整性保护。
而主动色散补偿技术，适用于灵活的波长调制应用。
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高速光纤通信的色散补偿技术2015学年第1学期考试科目光纤通信原理姓名年级2014级专业电子科学与技术2015年1月15日高速光纤通信系统的色散补偿问题###（重庆邮电大学光电工程学院重庆400065）摘要：本文首先对色散进行了较全面的概述，提出并分析各项光纤参数对通信系统的影响。
简单的说明了色散补偿的原理，介绍了当代的几种光纤色散补偿技术，进而将这些方法进行多方面的比较分析，展望色散补偿研究前景。
关键词：光纤通信；色散补偿；脉冲展宽；比较；Optical communication system of dispersion problems andcompensation research####(The Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China) Abstract:This paper first to dispersion is comprehensive overview of, put forward and analysis the optical fiber parameters on the influence of the communication system. A short description of the dispersion compensation principle, this paper introduces several kinds of contemporary optical fiber dispersion compensation technology, and a lot of these methods of comparative analysis, looking to the dispersion compensation research prospect.Key word:Optical Fiber Communication;Dispersion Compensation;Pulse Broadening;Compare;0 前言近年来，随着电信业务的发展和需求的不断增长，需要传输系统提供更高的容量，目前普遍采用波分复用技或提高传输速率来增加系统的容量。
我们知道，影响光纤通信系统的两个主要问题是光纤的衰减和色散。
随着掺铒光纤放大器（EDFA）的实用化，光纤损耗不再是限制系统性能提高的主要因素。
在放大器实现对光纤的衰减补偿之后，色散成为限制密集波分复用（DWDM）和10G.652和G.655单模光纤中存在色散斜率，使得传输同样距离的不同波长信号光具有不同的色散量；这些最终导致通信质量劣化，严重时会使系统无法正常工作。
因此需对通信链路实行色散补偿，以使各波长信号的色散量限制在系统容限内。
因此人们提出了色散补偿光纤法、啁啾光栅法、预啁啾技术、色散支持传输法和频谱反转法等色散补偿方案。
1色散的基本概念1.1 光纤色散的种类（1）模式色散：在多模光纤中存在许多传输模式，即使在同一波长，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同，到达接受端所用的时间不同，而产生了模式色散。
（2）材料色散：由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此而引起的色散称做材料色散。
材料色散主要是有光源的光谱宽度所引起。
由于光纤通信中使用的光源不是单色光，具有一定的频谱宽度，这样不同波长的光波传输速度不同，从而产生时延差，引起脉冲展宽。
材料色散引起的脉冲展宽与光源的光谱线宽和材料色散系数成正比，所以在系统使用时尽可能选择光谱线宽窄的光源。
石英光纤材料的零色散系数波长在1270nm 附近。
（3）波导色散: 同一模式的相位常数随波长而变化，即群速度随波长而变化，由此而引起的色散称为波导色散。
波导色散主要是由光源的光谱宽度和光纤的几何结构所引起的。
一般波导色散比材料色散小。
普通石英光纤在波长1310nm 附近波导色散与材料色散可以相互抵消，使二者总的色散为零。
因而，普通石英光纤在这一波段是一个低色散区。
在多模式光纤中以上三种色散均存在。
对于多模阶跃光纤，模式色散占主要地位，其次是材料色散，波导色散比较小，可以忽略不计。
对于多模渐变光纤，模式色散较小，波导色散同样可以忽略不计。
对于单模光纤，上述三种色散中只有材料色散和波导色散存在。
(4)偏振模色散:偏振模色散是由于实际的光纤总是存在一定的不完善性，使得沿着不同方向偏振的同一模式的相位常数不同，从而导致这两个模式传输不同步，形成色散。
偏振模色散通常较小，在速率不高的光纤通信系统中可以忽略不计。
对于工作在零色散波长的单模光纤，偏振模色散将成为最后的极限。
光纤色散对通信系统的性能影响主要表现在对传输中继距离和传输速率的限制。
1.2色散对光通信系统的影响光纤的色散现象对光纤通信极为不利，它使得两个相邻的脉冲发生串扰，产生判决错误[5]。
色散对脉冲的这种影响可以从眼图中看出来：从发送端发送出来的初始脉冲比较规整，眼张开度大，经过一定长度有色散的光纤传输后，眼图会呈现出色散的图样，眼张开度变小，脉冲形状变坏，在误码测试仪上表现为误码率变大。
对于当单光纤来说，由光源发射进入光纤的光脉冲包含许多不同的频率分量，脉冲的不同频率分量将以不同的群速度传输，因而在传输的过程中会出现脉冲展宽，这种现象就是群速度色散，或简言之色散。
色散的主要来源有材料色散和波导色散。
材料色散是纤芯材料的折射率随波长变化引起的，而波导色散是因模式的传播常数β随α/λ（前者为光纤芯径，后者为光波长）变化而产生的，这是单模光纤色散的主要原因[3]。
色散对系统性能的影响还表现在和光纤中非线性效应的相互作用。
一方面色散加剧自相位调制（SPM）等非线性效应所产生的脉冲形状畸变，使其放大展宽；另一方面色散在波分复用系统中也可以抑制交叉相位调制(XPM)、四波混频（FWM）等非线性效应。
关于色散和非线性效应间的相互作用，在系统设计时要予以综合考虑，整体把握，以实现更好的传输性能。
1.2.1色散对系统传输距离的限制610/()L B Dεδλ=⋅⋅⋅（1.1）式中：L---色散受限距离（km）ε---当光源为多纵模激光器时取0.115; 单纵模激光器时取0.306B---传输速率（Mb/s）D---光纤色散系数（ps/nm·km）δλ---光源的均方根谱宽（nm）由此可见，光系统传输距离由光纤本身的色散，系统传输速率以及光源的性能所决定的。
在传输系统设计时，不考虑光源的因素，传输距离与传输速率和光纤色散的关系是：25[/][][/]10Gb s km ps nm kmB L D⋅⋅⋅=（1.2）因此要想保证通信质量必须加大码间距，这就不得不付出降低码速率、减少通信容量的代价。
另外色散随着传输距离的增加将越来越严重，也必须减小中继距离以保证通信质量。
经推导，光纤通信系统不受色散限制的临界传输速率1/4(/)crB Wσα=(α根据光纤的质量在0.5~1.0之间取值)，最大中继距离为22max /2L C DB λ= (这里σ为光纤色散的均方根脉冲展宽)。
所以，采取适当的色散补偿，减少甚至抵消σ、D 的影响，就可以使得cr B 、max L 得以改善。
1.2.2色散对系统比特速率的限制（1）光源谱宽较宽在光源谱宽较宽的系统中，V>>1，又考虑系统远离色散波长，因此β3项可以不考虑。
假如我们进一步忽略频率啁啾（C=0）式1.3表示的色散引起脉冲展宽的系数可进一步简化为2120212020)(1)(1⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=σσσσβσσλDL L w (1.3)式中的λσ是用波长单位表示的光源均方根谱宽，22)/2(βλπc D -=是光纤的色散系数。
输出宽度为21220)(D σσσ+=，式中的λσσL D D =是色散引入的脉冲展宽。
受限的比特速率应满足14≤σB ，此时至少95%的高斯脉冲能量在比特时隙内。
对于窄脉冲λσσσL D D =≅，此时，色散对比特速率的限制应满足4/1≤λσD BL 。
对于工作在零色散波长的光纤系统212022120230)(211)(211⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=σσσσβσσλSL L w (1.4)这里的β3已用色散斜率S 代替。
于是输出脉冲展宽为21220212220)()(21D SL σσσσσλ+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+= (1.5 )式中2/2λσσL S D =。
当D σσ<<0时，色散对零色散波长光纤系统比特速率的限制是8/12≤λσS BL (1.6)（2）光源谱宽较窄在光源谱较窄的系统中V<<1，因为光源谱宽ωσ比0/1σ更小，假如我们忽略3β项，并置C=0，此时有212202120220)()2(D L σσσβσσ+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+= (1.7)当2120)2/(L D βσσ==时，σ最小，其值为212)(L βσ=。
使用14≤σB 就可以得到受限的比特率4/12≤L B β (1.8)对于工作在光纤零色散系统，当02=β，并使用V<<1和C<<1，此时脉冲展宽为2122021220320)()4(21D L σσσβσσ+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+= (1.9)当3130)4/(L βσ=时，σ最小，其值为31321)4/()2/3(L βσ= (1.10)使用14≤σB 就可以得到受限的比特率324.0)(313≤L B β (1.11)此时色散的影响最小，对于典型值kmL km ps 100,/1.033==β时，比特速率可达150Gb/s 。
因此使光纤工作在接近零色散波长，并使用窄线宽的光源，就可以使系统的性能的到提高。
2色散补偿原理目前光传输系统中的色散补偿，可行的色散补偿方法可以分为两大类，其一是基于光纤的色散补偿技术，如采用色散补偿光纤(DCF)、反常色散光纤(RDF)等；其二采用色散补偿模块(DCM)对通道色散及色散斜率进行补偿，如基于啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)、镜像相位阵列(VIPA)、平面波导的各类色散补偿器等。
对与已敷设的系统，一种简单直接的色散补偿方案是在线路放大器中插入无源的固定色散补偿模块(DCM)，这对于目前的10Gb/s传输是可行的。
下面我们具体来介绍几种主要的色散补偿技术。
2.1 色散补偿光纤（DCF）在现代光纤通信中，采用色散补偿光纤DCF 进行补偿是一种比较理想的色散补偿技术，其发展较为成熟，且补偿带宽比较宽。
DCF 是一种无源器件，可置于光纤传输链路的任意位置进行色散补偿，兼容性好，且安装方便，能实现宽带色散补偿。