一、概述
色散是光纤的传输特性之一。由于不同波长光脉冲在光纤中具有不同的传播速度，因此，色散反应了光脉冲沿光纤传播时的展宽。光纤的色散现象对光纤通信极为不利。光纤数字通信传输的是一系列脉冲码，光纤在传输中的脉冲展宽，导致了脉冲与脉冲相重叠现象，即产生了码间干扰，从而形成传输码的失误，造成差错。为避免误码出现，就要拉长脉冲间距，导致传输速率降低，从而减少了通信容量。另一方面，光纤脉冲的展宽程度随着传输距离的增长而越来越严重。因此，为了避免误码，光纤的传输距离也要缩短。光纤的色散可分为：
1．模式色散又称模间色散
光纤的模式色散只存在于多模光纤中。每一种模式到达光纤终端的时间先后不同，造成了脉冲的展宽，从而出现色散现象。
2．材料色散
含有不同波长的光脉冲通过光纤传输时，不同波长的电磁波会导致玻璃折射率不相同，传输速度不同就会引起脉冲展宽，导致色散。
3．波导色散又称结构色散
它是由光纤的几何结构决定的色散，其中光纤的横截面积尺寸起主要作用。光在光纤中通过芯与包层界面时，受全反射作用，被限制在纤芯中传播。但是，如果横向尺寸沿光纤轴发生波动，除导致模式间的模式变换外，还有可能引起一少部分高频率的光线进入包层，在包层中传输，而包层的折射率低、传播速度大，这就会引起光脉冲展宽，从而导致色散。
4、偏振模色散（PMD）又称光的双折射
单模光纤只能传输一种基模的光。基模实际上是由两个偏振方向相互正交的模场HE11x和HE11y所组成。若单模光纤存在着不圆度、微弯力、应力等，HE11x和HE11y存在相位差，则合成光场是一个方向和瞬时幅度随时间变化的非线性偏振，就会产生双折射现象，即x和y方向的折射率不同。因传播速度不等，模场的偏振方向将沿光纤的传播方向随机变化，从而会在光纤的输出端产生偏振色散。PCVD工艺生产出的单模光纤具有极低的偏振模色散（PMD）。
二、色散（带宽）的描述
模内色散系数的定义是：单位光源光谱宽度、单位光纤长度所对应的光脉冲的展宽（延时差）[ps/（nm·km）]。对所有类型的光纤，该系数是根据测定不同波长的光通过一定长度的光纤的相对时差（延时）来确定的。根据国际标准ITU、IEC和EIA/TIA的规定，测量单位光纤长度乘波长的群延时数据，宜用Sellmeier三项表达式来拟合（适用于单模和多模光纤）。图1和图2给出了PCVD工艺的单模光纤与多模光纤的典型模内色散曲线。
三、带宽的影响因素
（一） 光纤的类型
1． 单模光纤
单模光纤中，模内色散是比特率的主要制约因素。由于其比较稳定，如果需要的话，可以通过增加一段一定长度的“色散补偿单模光纤”来补偿色散。零色散补偿光纤就是使用一段有很大负色散系数的光纤，来补偿在1550nm处具有较高色散的光纤 。使得光纤在1550nm附近的色散很小或为零，从而可以实现光纤在1550nm处具有更高的传输速率。
在单模光纤中，另一种色散现象是偏振模色散（PMD），由于PMD是不稳定的，因而不能进行补偿。
2．多模光纤
多模光纤中，模式色散与模内色散是影响带宽的主要因素。PCVD工艺能够很好地控制折射率分布曲线，给出优秀的折射率分布曲线，对渐变型多模光纤（GIMM），可限制模式色散而得到高的模式带宽。
全系统带宽达到一定程度时，同样也受到模内色散的制约，尤其在850nm处，多模光纤的模内色散非常大。一些国际标准给出的多模光纤在850nm处的色散系数为-120ps/（nm·km），而PCVD多模光纤的色散值介于-95～-110 ps/（nm·km）。
（二）光源的光谱宽度
色散除了与光纤的类型、性能有关外，还与光源的谱宽有关。LED、LD以及动态单频激光器（DFB、DBR等）的谱宽依次变窄，而色散明显地减小。例如，如果使用光谱宽度小（大约1nm）的激光二极管，光纤就可维持高的带宽，而使用LED（谱宽约40nm）可大大降低系统带宽，并且显著降低优质多模光纤的模式带宽。
另外，LED较LD对调制带宽制约更多，系统设计者也需要考虑这种限制。
四、色散的测量
（一） 单模光纤
PCVD单模光纤色散的测量是按照国际标准ITU、IEC及EIA/TIA，采用“相位移方法”（PHASE-SHIFT METHOD），使用两个已调制的LED（1310nm及1550nm）。典型结果显示于图1。
单模光纤的模内色散的国际标准为S0≤0.093[ps/（nm·km）]及1300nm≤λ0≤1324 nm。图3a和图3b给出了PCVD单模光纤的S0和λ0的分布。其数据来源于长飞公司的临时光纤数据库的随机样本（包含少量不合格光纤），可以看出，所有值都在国际标准的限制之内。
（二） 多模光纤
PCVD工艺生产的50μm和62.5μm芯的多模光纤色散的测定，是按照国际标准ITU、IEC及EIA/TIA，采用“相对传播时间方法”（RELATIVE TIME OF FLIGHT METHOD）。测定波长范围为780nm～1550nm的激光脉冲，通过整个光纤长度的相对传播时间差。
从实验中观察到一个重要现象：激光二极管的谱宽以及所选用的波长< |
