三百多年前的法國(guó)，在一個(gè)飽含陽(yáng)光的午后，牛頓布下了這樣一個(gè)局。
讓陽(yáng)光投射到三棱鏡上，穿透棱鏡后，光線飄動(dòng)成了由紅橙黃綠青藍(lán)紫組成的絲帶，投射到屋中的一個(gè)幕布上。就這樣，看似透明的太陽(yáng)光在三棱鏡的加持下變幻出不可思議的色帶。
這以后，牛頓又將幕布的中間打開(kāi)一條垂直的裂紋，在幕布的前面布置了第二個(gè)三棱鏡和第二塊幕布。
只見(jiàn)他轉(zhuǎn)動(dòng)第一個(gè)三棱鏡，將紅橙黃綠青藍(lán)紫七條絲帶依次投射到第一個(gè)幕布的裂紋上光的色散是折射嗎，再經(jīng)過(guò)第二個(gè)三棱鏡投射到第二塊幕布上。奇跡誕生了，只見(jiàn)第二塊幕布上依次呈現(xiàn)的居然是單一顏色的光。示意圖如下所示：
至此，太陽(yáng)光被分離成了多種單一顏色呈現(xiàn)在第二塊幕布上，牛九爺借助三棱鏡參破了天機(jī)：光是可以分散的！太陽(yáng)光似乎被封印了通常，平凡的的外表下有一顆色調(diào)豐富的內(nèi)核。這，就是我們現(xiàn)今常說(shuō)的光的色散。
色散是怎樣形成的？
三棱鏡實(shí)驗(yàn)中，太陽(yáng)光（也就是復(fù)合光）從空氣步入玻璃中，再由玻璃步入空氣，發(fā)生了兩次折射。要曉得，萬(wàn)物皆有趨利性，折射發(fā)生時(shí)，光也會(huì)自然而然的選擇最短的路徑，在盡量降低能量耗損的情況下前進(jìn)。從里面牛頓的三棱鏡實(shí)驗(yàn)中，我們曉得復(fù)合光本質(zhì)上是由好多不同顏色的單一光組成的，這種光具備不同的波長(zhǎng)，不同波長(zhǎng)的光的能量大小是有懸殊的。眾口難調(diào)，不同波長(zhǎng)的光對(duì)折射后怎樣選路形成了分歧，于是，出三棱鏡后就“分道揚(yáng)鑣”了。
所以，光為何會(huì)分散？原先，導(dǎo)致這些分散的就是光的波長(zhǎng)，不同波長(zhǎng)的光在介質(zhì)里的折射率不同，傳播速率（路徑）也不同，必然會(huì)導(dǎo)致光（們）的分散傳播，色散就產(chǎn)生了。
光的色散現(xiàn)象說(shuō)明光在介質(zhì)中的傳播的速率與折射率有很大的關(guān)系，折射率越大光速越小光的色散是折射嗎，見(jiàn)下邊的公式：
色散的影響
雖然色散能幫助我們走進(jìn)一個(gè)五顏三色的彩色世界，但在通訊領(lǐng)域中，色散就真的沒(méi)有這么美麗了。
光訊號(hào)在光纖中傳輸?shù)倪^(guò)程中，色散是造成耗損的重要誘因之一。
這是因?yàn)椋獾恼凵渎蕦?dǎo)致了色散，色散造成了光脈沖形成碼間干擾，因而在輸出端形成紊流。
哪些是紊流呢？
串?dāng)_就是不同波長(zhǎng)的光在介質(zhì)中由于折射率不同造成傳播速率不同，因而形成的波譜長(zhǎng)度降低。換言之，就是一束光在介質(zhì)中傳送時(shí)，有些光波折射率大，嚴(yán)重偏離跑道。
有些光波折射率小，即使歪歪扭扭，但也能根據(jù)既定方往前進(jìn)。
光波們的不和諧現(xiàn)象造成了這一束光的長(zhǎng)度比步入介質(zhì)之前大了，產(chǎn)生了紊流。
有色散的情況下，光訊號(hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，紊流越嚴(yán)重，后果就是訊號(hào)失真，誤分辨率性能惡化，嚴(yán)重影響信息的傳送質(zhì)量。
針對(duì)色散給通訊引起的影響，怎么規(guī)避呢？
怎么規(guī)避色散的影響？
影片獅子王中有句話說(shuō)的好：世界上所有的生命都在微妙的平衡中生存。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的探求和研究，人們找到了用補(bǔ)償的辦法去平衡色散的耗損。在多種補(bǔ)償方式中，色散補(bǔ)償光纖技術(shù)是一種認(rèn)可度比較高的色散補(bǔ)償方式。
在普通的多模光纖系統(tǒng)中，光纖的工作波長(zhǎng)在具有較高的正色散。
正色散的特質(zhì)：隨著波長(zhǎng)的減小，折射率逐漸降低。
根據(jù)補(bǔ)償?shù)乃悸罚氁谶@種光纖中降低負(fù)色散進(jìn)行色散補(bǔ)償，保證整條光纖線路的總色散近似為零。而色散補(bǔ)償光纖（DCF）是一種主要針對(duì)波長(zhǎng)而設(shè)計(jì)的新型多模光纖，在處具有較高的負(fù)色散（負(fù)色散與正色散的特質(zhì)相反），可以用于在普通的多模光纖系統(tǒng)中進(jìn)行色散補(bǔ)償，如右圖所示，在處經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)恼?fù)色散之和趨近于零。
右圖為色散補(bǔ)償光纖應(yīng)用在多模光纖上的公式。
實(shí)際應(yīng)用中，傳輸線路采用DCF和多模光纖串聯(lián)的方法，補(bǔ)償多模光纖在光波長(zhǎng)的正色散，達(dá)到延長(zhǎng)中繼距離，降低耗損的目的，因而實(shí)現(xiàn)高速率、大容量、長(zhǎng)距離的通訊。如右圖所示：
DCF作為色散補(bǔ)償，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
友情提示：光訊號(hào)在傳輸線路上跑的距離遠(yuǎn)了，就會(huì)形成其他耗損，比如：線路衰減。為了規(guī)避線路衰減，就要考慮使用EDFA（-DopedFiber）摻餌光纖放大器了。
好了，有關(guān)色散的故事就提到這兒了，你們還想聽(tīng)更多有趣的科學(xué)故事嗎？歡迎在評(píng)論留言哦~
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