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定義：

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

色散補(bǔ)償指消除一些光學(xué)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(biāo)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(bǔ)償主要應(yīng)用與鎖模激光器和通信系統(tǒng)中，但有時也會應(yīng)用于光纖中的光傳輸或者一些光纖傳感中。

色散補(bǔ)償本質(zhì)上意味著消除某些光學(xué)元件的色散。 然而，該術(shù)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(bǔ)償）。 例如，目標(biāo)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(bǔ)償主要應(yīng)用于鎖模激光器和電信系統(tǒng)，但有時也應(yīng)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(bǔ)償

色散補(bǔ)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(diào)制信號的強(qiáng)色散展寬可能發(fā)生。 如果沒有色散補(bǔ)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(qiáng)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(yán)重失真。 因此，在檢測信號之前必須補(bǔ)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(qiáng)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(guān)的。

信號的頻譜帶寬變大，從而導(dǎo)致更強(qiáng)的時間展寬。

因此，僅補(bǔ)償二階色散通常是不夠的;還需要處理高階色散。 例如，當(dāng)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(bǔ)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(yīng)。 造成失真的主要是未補(bǔ)償?shù)娜A色散。

上圖中：當(dāng)僅補(bǔ)償二階色散時，色散偏移光纖在 10 km（實(shí)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(yán)重的信號失真。

圖2：當(dāng)僅補(bǔ)償二階色散時，色散偏移光纖在10 km（實(shí)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(shè)計的光纖部分或其他光學(xué)元件進(jìn)行補(bǔ)償。色散補(bǔ)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(diǎn)。

在某種程度上，光學(xué)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(bǔ)償以經(jīng)濟(jì)高效的方式減輕。

鎖模激光器中的色散補(bǔ)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(zhì)和其他光學(xué)元件引入的色散通常是不希望的，因?yàn)樗鼉A向于擴(kuò)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(zhǔn)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(xué)元件來實(shí)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(jìn)行補(bǔ)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(jié)構(gòu)，這使得二階和三階色散強(qiáng)度的優(yōu)化比率成為可能。

色散脈沖壓縮

色散光學(xué)元件也可用于在激光諧振器外部色散（線性）壓縮超短脈沖。