光纤中的色散
在光纤等光学介质中，有三种类型的色散：色度、模态和材料色散。
色度色散(chromatic dispersion)
色度色散由发射体的光谱宽度决定的。光谱宽度决定了从LED或激光发射的不同波长的数量。光谱宽度越小，发射的波长就越少。因为较长的波长比较短的波长(更高的频率)传播得更快，这些较长的波长会比较短的波长先到达光纤的末端，将信号传播出去。
减小色散的一种方法是减小发射源的谱宽。例如，激光的光谱宽度比LED更窄。
单色激光器只发出一个波长的光，因此对色度色散没有贡献。
模间色散(modal dispersion)
模间色散涉及到每条光线的路径(模式)。如上所述，大多数发射源发射多种不同的模式。有些光线会直接通过光纤的中心(轴向模式)，而其他的会不断地从包层/核心边界反弹，沿着波导之字形前进，如下图所示。
以锐角进入的模态称为高阶模态。这些模态在光纤中传播的时间比低阶模态要长得多，因此对模间色散有贡献。降低模间色散的一种方法是使用梯度折射率光纤。与阶梯折射率光纤中的两种不同的材料不同，渐变折射率光纤的包层是掺杂的，因此折射率在许多层上逐渐降低。纤维类型的对应截面如下图所示。
在渐变折射率光纤中，光线的路径更加弯曲。高阶模的大部分时间是在附近的低折射率包层中传播纤维的外部。这些低折射率的芯层允许光比高折射率的中心层传播得更快。因此，高阶模的高速度补偿了高阶模的长路径。一个好的波导设计可以显著地减少模间色散。
使用单模光纤可以完全消除模间色散。顾名思义，单模光纤只传输一种模式的光，因此没有由于模间色散导致的信号光展宽。带有单模光纤的单色激光器完全消除了光波导中的色散，但由于其复杂性和费用，通常用于非常长距离的应用。
材料色散(material dispersion)
材料色散是由于折射率对纤芯材料的波长依赖性造成的，而波导色散则是由于模态传播常数对光纤参数(纤芯半径、纤芯和纤包层折射率差)和信号波长的依赖性造成的。材料色散与波导延迟失真、差分模态延迟和多模态群延迟扩展一样，会导致群延迟失真。
光纤色散补偿装置
色散管理是在传输路径中设计光纤和补偿元件，使总色散保持在一个小的数字。
通常，色散补偿元件每隔100公里左右放置一次。
下图显示了每20公里(+D) NZ-DSF和(-d) NZ-DSF交替长度的光纤路径的性能。
前20公里的光纤长度为(+D) NZ-DSF，因此色散增加到60 ps/nm。接下来的20公里光纤是(-D) NZ-DSF型，所以色散逐渐减小为零。这个模式重复两次以上。在120公里光纤路径的末端，色散已恢复到接近于零的水平。
但在大多数实际应用中，光纤已经放置好，而且很可能是NDSF类型的光纤。
全世界80%以上的单模光纤是NDSF型的。在这些情况下，一种更常见的控制色散的方法是使用DCM(色散补偿模块)，它被放置在周期性的间隔中。
DCM通常有两种类型。第一种是DCF或色散补偿光纤。这只是一个特殊类型的纤维具有非常大的负色散的卷。典型的DCF色散范围为-80 ps/(nm∙km)，因此20 km的DCF可以补偿100 km NDSF的色散。
第二种类型的DCM是FBG(光纤光栅)类型。在这里，一系列光纤光栅或一个很长的光纤光栅被写入数十米长的光纤中进行色散补偿。这两种类型的DCM都具有较高的插入损耗。一个60公里的补偿器可能显示6分贝或更多的损失。因此，DCM通常与EDFA位于同一位置。
