波长色散

波长色散光纤中传输的光信号是用需要传输的信号去调制光源所发出的连续光波产生的,因而这种光信号是由多种频率成分的光波构成的。光信号的频谱宽度决定于光源的线宽和调制信号的频谱。在大多数情形下,光信号的谱宽主要取决于光源的线宽。目前光纤通信中所用的光源主要是半导体发光二极管（LED）和半导体激光器(LD),前者的线宽达数百埃,后者的线宽在1O埃数量级。如果对光源进行调制的脉冲重复频率不超过2.5GHz,则调制带宽仅在0.5埃左右,显然光源本身的谱宽起决定性作用。如果进一步提高光纤传输速率,而且采用线宽极窄的动态单纵模激光器作为光源,则调制信号的带宽将成为影响光信号谱宽的决定性因素。光信号在光纤中以群速度传播,群速度的定义为ddgv（5.1－１）式中ω为光载波的角频率,β是相位常数。光信号在光纤中传播单位距离的时间称为群时延,用τ表示,则dd1gv（5.1－2）在自由空间中，光的速度为001c是个物理常数，相位常数0000ck（5.1－2）式又可以写成001dkdcddkdd（5.1－3a）注意到20k,则上式又可以写成ddc22（5.1－3b）从（5.1－3b）式可以看到,一般情形下,传输群时延τ是波长λ的函数,除非相位常数β和ko之间有简单的线性关系。正因为τ是波长λ的函数,所以光信号中不同频率的成分以不用的速度传播。在输入端这些不同频率的成分同时出发,将在不同的时刻到达终端,引起信号的波形畸变,对于数字信号,将导致光脉冲的展宽。光脉冲展宽的程度用时延差表示。所谓时延差是指光信号中传播速度最慢的频率成分的传输时延与传播速度最快的频率成分的传输时延之差,记为。忽略高阶项,可以将表示为)2(21222ddddcdd（5.1－4a）式中的是光源的线宽或光信号的谱宽。如果将光源的线宽或光信号谱宽用频带宽度f表示,则有fdkcdcdd202222（5.1－4b）