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定義：

色散補償，英文叫dispersion compensatio。通過添加具有適當色散量的光學元件來控制系統(tǒng)的整體色散。色散補償，在系統(tǒng)中采取的補償色散影響（即限制或削弱光脈沖的展寬）的措施。

色散補償指消除一些光學元件中的色散。但是，一般意義上它用于色散控制，即通控制系統(tǒng)的整體色散。目標就是，例如避免超短脈沖在時域的展寬或者信號的畸變。色散補償主要應用與鎖模激光器和通信系統(tǒng)中，但有時也會應用于光纖中的光傳輸或者一些光纖傳感中。

色散補償本質上意味著消除某些光學元件的色散。 然而，該術語通常用于更一般意義上的色散管理，意思是對某些系統(tǒng)的整體色散的控制（但不一定是完全補償）。 例如，目標可以是避免超短脈沖的過度時間展寬和/或光纖通信中的信號失真。 色散補償主要應用于鎖模激光器和電信系統(tǒng)，但有時也應用于傳輸光的光纖，例如某些光纖傳感器。

光纖通信鏈路中的色散補償

色散補償是光纖鏈路的一個重要問題，即在光纖通信的背景下。 在這里，在數(shù)據(jù)速率較高的情況下，調制信號的強色散展寬可能發(fā)生。 如果沒有色散補償，每個符號都會被加寬得如此之大，以至于它會與許多相鄰符號強烈重疊。 即使對于適度展寬，顯著的碼間干擾也會使檢測到的信號嚴重失真。 因此，在檢測信號之前必須補償色散。

例如，對于40 Gbit/s或160 Gbit/s等高數(shù)據(jù)速率，脈沖展寬比10 Gbit/s強得多。 這主要是由于兩個因素：

較短的符號時間意味著較少的時間傳播已經(jīng)是相關的。

信號的頻譜帶寬變大，從而導致更強的時間展寬。

因此，僅補償二階色散通常是不夠的;還需要處理高階色散。 例如，當使用具有較大色散斜率的色散移位光纖時，可能會出現(xiàn)問題，并且僅補償二階色散。 圖1顯示了這種光纖在10 km和50 km后在1550 nm處的單個2 ps脈沖的這種效應。 造成失真的主要是未補償?shù)娜A色散。

上圖中：當僅補償二階色散時，色散偏移光纖在 10 km（實線）和 50 km（虛線）后三脈沖的畸變。模擬是用RP ProPulse軟件完成的。

由此產(chǎn)生的脈沖失真可能看起來很小。 然而，以160 Gbit/s的間隔使用三倍2 ps脈沖的仿真表明，即使在這種情況下，碼間干擾也可能產(chǎn)生嚴重的信號失真。

圖2：當僅補償二階色散時，色散偏移光纖在10 km（實線）和50 km（虛線曲線）后的脈沖畸變。

傳輸光纖的色散可以通過具有不同設計的光纖部分或其他光學元件進行補償。色散補償模塊 （DCM） 可以包含長片色散偏移光纖或啁啾光纖布拉格光柵等。 后者具有緊湊性和相對較低的插入損耗的優(yōu)點。

在某種程度上，光學數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中色散的影響也可以通過電子色散補償以經(jīng)濟高效的方式減輕。

鎖模激光器中的色散補償

在用于飛秒脈沖生成的鎖模激光器中，激光諧振器中的增益介質和其他光學元件引入的色散通常是不希望的，因為它傾向于擴大并啁啾產(chǎn)生的脈沖。 雖然自然發(fā)生的色散通常處于正常色散狀態(tài)（至少對于在短波長下工作的激光器），但所需的色散可能接近于零甚至異常（用于在諧振器中形成準孤子脈沖）。 這樣的色散值可以通過引入具有異常色散的光學元件來實現(xiàn)。 在體激光器的情況下，這些組件通常是特殊的介電色散鏡（例如，以單片Gires-Tournois干涉儀或啁啾鏡的形式）或棱鏡對。

對于鎖模光纖激光器，色散可以用特殊的色散光纖（例如光子晶體光纖或使用高階模式的多模光纖）、啁啾光纖布拉格光柵或有時用塊狀組件（例如成對的衍射光柵）進行補償。

對于持續(xù)時間低于大約30 fs的脈沖，不僅需要控制二階色散，還需要控制高階色散。 例如，為棱鏡對選擇合適的材料或棱鏡壓縮器的優(yōu)化幾何形狀可能很重要。 還有稱為GRISMs的特殊裝置[7]，在棱鏡上具有光柵結構，這使得二階和三階色散強度的優(yōu)化比率成為可能。

色散脈沖壓縮

色散光學元件也可用于在激光諧振器外部色散（線性）壓縮超短脈沖。