光的色散-使用光纤产品前你要了解它

在光学介质中，如一段光纤，会有三种类型的色散：波长色散，模间色散和材料色散。

发射器的谱宽会导致波长色散。谱宽决定了LED或是激光器发射波长的数量。谱宽越小，越小波长数的光被发射。由于长波长传输比短一点的波长要快的多（更高的频率）这些较长波长的光会比短波长更快到达光纤的一端，将信号传输出去。

一种降低波长色散的方法是去压缩发射器的谱宽。比方说，一般激光器的谱宽会比LED的窄很多。一个单波长激光器仅发射一个波长，因此不会产生波长色散。

模间色散与每一束光线的路径有关。如上所述，大多数发射器会发射多种模式的光，其中有些光线会沿着光纤的中心直线传输（轴向模式），而其它的一些光线则会在反射层和芯层的边界多次反射，沿着波导通道曲折前进，如下图所示：

以锐角入射的模式被称为高次模式。这些模式会比低次模式在光纤中走更长的路径，因此会导致模间色散。一种减少模间色散的方式是使用模间渐变光纤。不像阶跃折射率光纤材料中的两种不同材料，模间渐变光纤的包层（cladding）是掺杂起来的，因此经过多层之后折射率会递减。对应的光纤种类的横切面如下图所示：

使用模间渐变光纤，光线会走一个更为弯曲的路径。高次模式会在靠近光纤外部的低模式包层中传输更长的时间。这些低模式芯层容许光线在更高模式中心层以更快的速度传输。因此，他们更快的速率会补偿高次模式下的长路径（色散）。一个好的波导设计会显著降低模间色散。

模间色散可以通过使用单模光纤完全消除。就像它的名字一样，单模式光纤仅发送一种模式的光，没有因为模间色散导致的信号发散。一个使用单模光纤的单色激光器能完全消除光导中的模间色散，但是由于制造工艺相对复杂而且价格较高，通常用于长距离的应用。

光导可以传递的信息量通常用带宽距离MHz-Km定义。对于阶跃折射率光纤，失真效应会导致限制带宽-距离产品到接近20MHz-km。在模间渐变光纤中，脉宽展宽在特定工作波长下是最小的。

因此，Avago的产品会有多模和单模之分。如AFCT-57E5和AFBR-57E5两种光模块，AFCT前缀的支持SMF（单模光纤线，由于不用考虑模间色散，损耗较低，可以用于远距离传输，一般可达数十km），而AFBR-57E5则是支持MMF（多模光纤线，要考虑模间色散，损耗高，适用于中短距离信息传递，一般是3km以下）

你选择的光纤的衰减可能会限制在其中传输数据的距离。链接的色散效果能同时限制距离和速率。通常需要在两者之间妥协：距离越长，速率越低，反之亦然。典型的距离与速率对比图看起来如下：

在avago的光纤收发器产品中，如HFBR-1414和HFBR-2412/2416等的搭配方案，是以上内容的间接反映。同样的型号，传输的速率不同，使用不同的介质，保证性能的情况下可以达到的通讯距离是不同的。