光纤色散在光信息处理中的应用探讨

赵帅

摘 要：随着我国科学技术的不断进步，光纤技术也得到了人们的高度关注。传统的电子技术由于受到各种信息载体的限制，已经无法适应当前的技术发展需求。从目前来看，我国研究的光纤色散技术已经成为当前非常重要的光信息处理手段，而为了让光纤色散技术可以发挥最大的作用和价值，我们的技术人员还需要对光纤色散在光信息处理中的具体应用进行详细的研究。本文分析光纤色散的基本概念，同时浅议色度色散的技术应用，并具体阐述模式色散的技术应用，以供人们参考。

关键词：光纤色散;光信息处理;应用;探讨

0 前言

在我国社会经济迅猛发展的背景下，光网络技术与光纤通信也取得了长足的发展与进步。然而从目前来看，基于光纤色散的光信息处理技术普遍存在各种各样的问题，这对提高信息传输、处理的质量与效率来说是非常不利的。若不及时对其加以完善，那么必然会影响光信息技术的进一步发展。所以，详细探讨光纤色散在光信息处理中的应用是尤为重要的，它能够在一定程度上提高信息传输、处理的质量与效率，从而满足人们对信息传输、处理的实际需求。

1 光纤色散的基本概念

所谓光纤色散，实则就是一种脉冲拓宽现象。它指的是光信号在光纤中传输，遇到光纤不连续或不均匀的部分时，会有部分光信号散射到各个方向而不能及时到传输终点，从而引起光能的丢失，进而导致散射衰减。从目前来看，光纤色散产生的原因主要有以下两种：一是光纤对光信号的色散作用;二是进入光纤中的光信号不是单色光。无论是什么原因，一旦产生光纤色散，都会对光纤的传输容量造成一定影响。一般情况下，光纤色散被人们分为以下四种类型：第一，模式色散，它主要是在多模传输下引起的。光纤各模式即使具有相同的波长，也会因为传输常数的切线分量和群速不同而造成模式色散。第二，材料色散，它主要是由光纖材料自身的特性造成的。如果光纤中传播的光信号内含有若干个不同波长的光，那么就等同于有若干个不同波长的光信号在光纤中传播。这些不同波长的光信号经过一段距离后，由于它们的传播速度不同，结果就会出现材料色散。第三，波导色散，又被称为结构色散，它主要是由光纤中的光波导引起的。通常来说，光纤中的波导仅在纤芯中传播，然而由于光线几何结构的不完善，使得光波一部分在纤芯中传播，而另一部分则在包层中传播。又由于纤芯与包层的折射率不同，从而产生波导色散。第四，偏振模色散，它主要是由光纤的内在原因和外在原因共同引起的。一般情况下，光纤是不存在模式的极化取向问题的，然而在制造光纤的过程中，内部应力或多或少都会残存在光纤中，使得光纤的折射率分布出现了不对称性，由此产生偏振模色散。值得注意的是，不管是何种色散，都会影响光纤的信息传输。所以，要想确保光纤的信息传输质量，就必须针对光线色散所具有的脉冲展宽特性，制定出相应的光纤色散技术。只有这样，才能真正满足社会对信息传输的实际需求，从而更好地服务于人们。

2 色度色散的技术应用

要想更好地浅议色度色散的技术应用，就必须从以下几方面入手：第一，基于时域展宽特性的转换技术;第二，图像串行编码技术;第三，时光透镜技术;第四，全光积分器应用;第五，光纤光栅波长调解技术。

2.1 基于时域展宽特性的转换技术

色度色散的技术应用具体表现在基于时域展宽特性的转换技术。近些年来，我国一直致力于研究无线雷达和高速光网络技术，并取得了长足进步。与此同时，无线雷达和高速光网络技术也被广泛地应用在社会各领域之中，例如国防、通信、工业等。然而值得注意的是，在此过程中，人们所使用的相关设备会直接影响无线雷达和高速光网络技术的应用性能，若人们使用的是较为传统的电子模数转换设备，那么无线雷达和高速光网络技术的应用性能必然会受到很大限制;若人们使用的是基于时域展宽特性的转换技术，那么必然会大大提高无线雷达和高速光网络技术的应用性能。这主要是因为基于时域展宽特性的转换技术不仅具有较高的信息传输速度，还具有较高的比特精度，从而使得无线雷达和高速光网络技术的建设具备较强的技术支撑。这种技术虽然能够有效提高整个平台的运转效率，但是也同样存在各种各样的问题，例如传输速度比较慢、投入成本比较高等。所以，要想大范围地应用基于时域展宽特性的转换技术，人们就必须对其存在的问题加以高度重视，并积极寻求相应的技术突破。

2.2 图像串行编码技术

从目前来看，光信息的传输速度非常高，显而易见，这必须归功于光纤色散中的图像串行编码技术。由于光纤色散中的图像串行编码技术具有这一大优势，所以，它已然得到了人们的广泛认可与喜爱。过去，人们要想捕捉如闪电一般高速画面的图像，就必须借助相机成像技术来实现。然而，以往的相机成像技术并不能直接读取数据，而是需要经过长时间的预读，这不仅会降低图像的像素，还会严重影响图像的成像速度。现如今，在光纤色散技术的作用下，图像串行编码技术便可以很好地解决相关问题，这对提高图像的像素和成像速度来说有很好的促进作用。由此可见，图像串行编码技术，也是色度色散技术应用的具体表现。

2.3 时光透镜技术

产生光纤色散之后，会出现时光透镜技术。经过大量的研究发现，这种技术可以切实提高光信息传输、处理的质量与效率。以一道直径为2.5nm的激光光速为例，其在时光透镜技术的支持下，不仅能够加快光信息传输的速度，还能够保证其所携带数据的真实性。也可以这么说，将时光透镜技术合理地应用在相关设备之中，能够有效实现光信息传播质量与效率的提高。

2.4 全光积分器应用

光线色散中的色度色散，能够将延缓信息传播时长的作用充分发挥出来。所以，要想研制出更好用的全光积分器，就必须采用光纤色散的延时特性。光信息在光纤中传播时，大量的脉冲可以分解为不同的频率分量，而不同的频率分量之间所产生的作用也是不尽相同的，这就很容易引起脉冲扩展。因此，各频率分量不会同时出现在光线输出端。就不同的频率分量来说，虽然它们具有相同的光波形，但是由于它们达到输出端时存在不同的延时，使得大量信号出现了相同波形的叠加，这就相当于完成了某段时间的积分。

2.5 光纤光栅波长调解技术

光纤光栅传感器作为一种准分布式光纤传感装置，它具有以下三大优点：一是具有特定波长编码;二是适于波分复用;三是不易受光源波动影响。由此可见，光纤光栅传感器是基于光纤色散技术下能够通过调节波长来完成光信息处理的可靠应用。从目前来看，光纤光栅传感器被人们广泛应用在静态事件监测或无较高实时性要求的动态系统中。若人们无意将光纤光栅传感器应用在有较高实时性要求的动态系统中，那么光纤光栅波长调解技术就会受到一定限制，这不利于光信息技术的可持续发展。

3 模式色散的技术应用

模式色散的技术应用，主要体现在以下两方面：第一，用模式色散增强的色度色散;第二，用模式色散制作全光积分器。

3.1 用模式色散增强的色度色散

在具体应用的过程中，光纤色散对有些波长的分量表现极小。而要想增大光纤色散的波长，就必须借助新的技术来实现。为了产生不同的传输模式，人们可以在空间利用衍射光栅分离不同频率的光，并以不同的角度输入到多模光纤中。除此之外，光波长还应该与传输模式之间建立对应关系，这样一来当光信号脉冲传输到多模光纤中时，模式色散会让脉冲变宽，进而出现不同波长的差异色散。

3.2 用模式色散制作全光积分器

从目前来看，很多相关研究都表明，在模式色散产生延时效果之后，其光纤长度会降低，这就使得全光积分器与光脉冲的波长完全脱离了关系。在这样的情况之下，光源宽带无论如何都不会影响到全光积分器。可以这么说，要想使全光积分器具备更加复杂的逻辑功能，就必须借助不同的色散，对全光积分器进行调整。让多个模式之间承载相同的功率得以实现。在具体应用的过程中，若人们使用模式色散来产生延时的话，那么就可以大大减少光纤的使用长度，这有助于降低成本。除此之外，用模式色散制作全光积分器，还可以脱离与光脉冲波长的关系，从而使得全光积分器能够被人们应用到更多领域中去。

4 结语

总之，详细探讨光纤色散在光信息处理中的应用是尤为重要的。本文分析了光纤色散的基本概念，同时浅议色度色散的技术应用，基于时域展宽特性的转换技术、图像串行编码技术、时光透镜技术、全光积分器应用、光纤光栅波长调解技术，并具体阐述模式色散的技术应用。只有这样，才能切实提高信息传输、处理的质量与效率，从而满足人们对信息传输、处理的实际需求，进而推动光信息技术的深入发展。

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