我是一个普通人。如果我接受皇家学会希望加在我身上的荣誉，那么我就不能保证自己的诚实和正直，连一年也保证不了。—法拉第（M.Faraday）
一、系统色散补偿原理——设法消去色散使光信号展宽的相位系数
由于光纤放大器的实用化，光纤损耗已不再是光纤通信系统的主要限制因素。的确，最先进的光波系统，如DWDM系统被光纤色散所限制，而不是损耗。在某种意义上说，光放大器解决了损耗问题，但同时加重了色散问题，因为与电中继器相比，光放大器不能把它的输出信号恢复成原来的形状。其结果是输入信号经多个放大器放大后，它引入的色散累积使输出信号展宽了。随着比特率的增加，色散已成为标准单模光纤传输距离超过100km时的主要限制。
越来越受到重视的色散补偿技术，其概念可用脉冲传输方程
来理解，式中，A是输出脉冲包络的幅度，z是光纤长度，三阶色散效应包括在β3项中，实际上，当二阶色散＞1ps2/km时，β3项可以忽略不计，此时输出脉冲包络的幅度
式中，Ã(0，ω)是A（0，t）的傅里叶变换。
色散使光信号展宽是由相位系数exp(iβ2zω2/2)引起的，它使光脉冲经光纤传输后产生了新的频谱成分。所有的色散补偿方式都试图取消该相位系数，以便恢复原来的输入信号。具体实现时可以在接收机、发射机或沿光纤线路进行补偿。
二、色散补偿方法——负色散光纤补偿、电子滤波均衡DSP等
色散补偿光纤（DCF）是目前使用最广泛的技术。今天使用的大多数色散补偿是对标准单模光纤的色散和色散斜率进行的补偿。如果入射到光纤的平均功率足够低，光纤的非线性响应就可以忽略，此时就可以利用接收机输出脉冲包络的幅度式（10.2.2）的线性特性对色散进行完全的补偿。最简单的方式是在具有正色散值的标准单模光纤之后，接入一段在该波长下具有负色散特性的色散补偿光纤。其色散补偿的原理可以这样理解，在这两段光纤串接的情况下，色散补偿条件变为
色散补偿光纤的长度应满足
从实用考虑，L2应该尽可能短，所以它的色散值D2应尽可能大。
对于单波长系统，一般使用色散接近零但又不为零的G.655负色散光纤，在少数色散补偿段上使用具有很大正色散值的色散补偿光纤。
对于多波长系统，大多数线路使用低负色散值［-2ps/（nm·km）］光纤；有时在一个中继段内，采用两种光纤级联，段首使用G.655大有效截面非零色散位移光纤，段尾使用G.652小色散斜率、正常有效芯径面积为60~80μm2的标准单模光纤（SSMF），两种光纤的距离比是1∶1，前者在于降低非线性影响，后者在于提高传输带宽，同时在色散补偿段使用具有较高正色散值的光纤。
如果中继段使用色度色散为-2~-3ps/(nm·km)的G.655光纤，每隔7个这样的中继段配置一段G.652光纤，作为色散补偿段，典型的传输容量是64×10Gbit/s，中继距离是3000km。
图10.2.1表示陆地系统和海底光缆系统色散补偿线路构成图和色散补偿图。
图10.2.1陆地系统和海底光缆系统通常使用的色散补偿图
a）陆地系统色散补偿线路构成b）海底光缆系统标准色散补偿线路构成c）海底光缆系统平坦色散补偿图
三、系统色散管理——正负色散光纤交替铺设
如果系统每100~200km采用光-电-光再生中继器，在整段距离上，各种使性能下降的因素都不会累积。然而，当周期性地使用光放大器，自相位调制（SPM）和四波混频（FWM）等一些非线性效应，对于不同的色散补偿制式将以不同的方式影响系统性能。
群速度色散（GVD）和沿色散补偿光纤（DCF）线路功率的变化与DCF和光放大器的相对位置有关，为此，需要进行色散管理。所谓色散管理就是在光纤线路上混合使用正负GVD光纤，这样不仅减少了所有信道的总色散，而且非线性影响也最小。发送机使用差分相移键控（DPSK）技术可使接收机灵敏度改善3dB，可容忍更大的色散累积。适当的色散管理，可减轻非线性噪声和交叉相位调制的影响。
对于一个传输线路使用G.655非零色散位移光纤（NZ-DSF）的高比特率系统来说，光纤色散为负值，虽然很小，但当传输光纤很长时，色散在传输路径上的累积也很大，将使信号光脉冲发生畸变。为了补偿（抵消）这种光纤非线性畸变的累积，周期性地插入一段正色散光纤（如G.652标准光纤），这段光纤的正色散值正好与线路光纤（G.655）的负色散值相等，从而达到补偿的目的。图10.2.2表示理想的色散管理图，传输线路使用色散位移光纤，平均色散为D=-0.2ps/（nm·km），每1000km插入10km的标准光纤（+20ps/（nm·km））进行补偿。
图10.2.2理想色散管理图
