色散補(bǔ)償主要是指消除某些光學(xué)元件的色散。不過(guò)，該術(shù)語(yǔ)通常也用于更廣義的色散管理，即對(duì)某些系統(tǒng)的整體色散進(jìn)行控制（但不一定是完全補(bǔ)償）。例如，其目的可以是避免超短脈沖的過(guò)度時(shí)間展寬或光纖通信中信號(hào)的失真。色散補(bǔ)償主要應(yīng)用于鎖相激光器和電信系統(tǒng)中，但有時(shí)也應(yīng)用于光纖傳感器的光傳輸中。 9fEe={ B+  
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光纖通信鏈路中的色散補(bǔ)償 <R7{W"QTA)  
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色散補(bǔ)償是光纖鏈路（即光纖通信）的一個(gè)重要問(wèn)題。在高數(shù)據(jù)速率情況下，調(diào)制信號(hào)會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的色散展寬。在沒(méi)有色散補(bǔ)償?shù)那闆r下，每個(gè)碼元都會(huì)被大幅拓寬，以至于與相鄰的多個(gè)碼元嚴(yán)重重疊。即使是中度展寬，大量的碼間干擾也會(huì)嚴(yán)重扭曲檢測(cè)到的信號(hào)。因此，必須在檢測(cè)信號(hào)之前對(duì)色散進(jìn)行補(bǔ)償。 lV$JCNe  
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對(duì)于 40 Gbit/s 或 160 Gbit/s 等高數(shù)據(jù)速率，脈沖展寬比 10 Gbit/s 等高數(shù)據(jù)速率要強(qiáng)得多。這主要有兩個(gè)原因： uvbVb"\"Yk  
         1. 較短的碼元持續(xù)時(shí)間意味著可允許的傳播時(shí)間更短。 N:<$]x>  
         2. 信號(hào)的頻譜帶寬變大，從而導(dǎo)致更強(qiáng)的時(shí)間拓寬。 /*qRbN  
因此，一般來(lái)說(shuō)，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，在使用具有較大色散斜率的色散位移光纖時(shí)，如果只補(bǔ)償二階色散，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。圖1顯示了 1550 nm 波長(zhǎng)的單個(gè) 2 ps 脈沖在經(jīng)過(guò) 10 千米和 50 千米這樣的光纖后產(chǎn)生的效果。結(jié)果的失真主要是未補(bǔ)償?shù)娜�階色散造成的。 ,ErfTg&^  
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圖1:當(dāng)僅對(duì)二階色散進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，三脈沖在經(jīng)過(guò) 10 千米（實(shí)線）和 50 千米（虛線）色散位移光纖傳播后的失真。模擬由 RP ProPulse 軟件完成。 ^v;)6a2  
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由此產(chǎn)生的脈沖失真可能看起來(lái)很小。然而，以 160 Gbit/s 的間距對(duì)三重 2 ps 脈沖進(jìn)行的仿真表明，即使在這種情況下，也會(huì)由于碼元間干擾而產(chǎn)生嚴(yán)重的信號(hào)失真。 =\O#F88ui  
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圖片:2.png

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圖2:僅對(duì)二階色散進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，色散位移光纖 10 千米（實(shí)線）和 50 千米（虛線）后的脈沖畸變。 "U
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傳輸光纖的色散可以通過(guò)不同設(shè)計(jì)的光纖或其他光學(xué)元件進(jìn)行補(bǔ)償。色散補(bǔ)償模塊（DCM）可包含長(zhǎng)段色散位移光纖或啁啾光纖布拉格光柵等。后者的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，插入損耗相對(duì)較低。   spV7\Gs.@  
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在一定程度上，光數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的色散影響也可以通過(guò)電子色散補(bǔ)償以經(jīng)濟(jì)有效的方式得到緩解。 .g8*K "  
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鎖模激光器中的色散補(bǔ)償 L!
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在用于產(chǎn)生飛秒脈沖的鎖模激光器中，由激光諧振器中的增益介質(zhì)和其他光學(xué)元件引入的色度色散通常并不理想，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致產(chǎn)生的脈沖變寬和啁啾。雖然自然產(chǎn)生的色度色散通常處于正常色散狀態(tài)（至少對(duì)于在短波長(zhǎng)下工作的激光器而言），但所需的色度色散可能接近零，甚至是反常的（對(duì)于在諧振器中形成準(zhǔn)孑子脈沖而言）。這種色散值可以通過(guò)引入反常色散的光學(xué)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在體激光器中，這類元件通常是特殊的介質(zhì)色散鏡（如整體式 Gires-Tournois 干涉儀或啁啾鏡）或棱鏡對(duì)。 PQ4mNjXN  
對(duì)于鎖模光纖激光器，色散可通過(guò)特殊色散光纖（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(shí)通過(guò)成對(duì)衍射光柵等塊狀元件進(jìn)行補(bǔ)償。 <,M"kF:  
對(duì)于持續(xù)時(shí)間低于 30 fs 的脈沖，不僅需要控制二階色散，還需要控制高階色散。因此，選擇合適的棱鏡對(duì)材料或優(yōu)化棱鏡壓縮機(jī)的幾何形狀就顯得尤為重要。還有一種稱為 GRISM 的特殊裝置[7]，棱鏡上有一個(gè)光柵結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)化二階和三階色散的強(qiáng)度比。 A<+Dx  

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色散脈沖壓縮 1p}Wj*mc  
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色散光學(xué)元件還可用于對(duì)激光諧振器外的超短脈沖進(jìn)行色散（線性）壓縮。有關(guān)脈沖壓縮的文章提供了更多詳細(xì)信息。