光纖色散在光信息處理中的應用探討

趙帥

摘 要：隨著我國科學技術的不斷進步，光纖技術也得到了人們的高度關注。傳統的電子技術由于受到各種信息載體的限制，已經無法適應當前的技術發展需求。從目前來看，我國研究的光纖色散技術已經成為當前非常重要的光信息處理手段，而為了讓光纖色散技術可以發揮最大的作用和價值，我們的技術人員還需要對光纖色散在光信息處理中的具體應用進行詳細的研究。本文分析光纖色散的基本概念，同時淺議色度色散的技術應用，并具體闡述模式色散的技術應用，以供人們參考。

關鍵詞：光纖色散;光信息處理;應用;探討

0 前言

在我國社會經濟迅猛發展的背景下，光網絡技術與光纖通信也取得了長足的發展與進步。然而從目前來看，基于光纖色散的光信息處理技術普遍存在各種各樣的問題，這對提高信息傳輸、處理的質量與效率來說是非常不利的。若不及時對其加以完善，那么必然會影響光信息技術的進一步發展。所以，詳細探討光纖色散在光信息處理中的應用是尤為重要的，它能夠在一定程度上提高信息傳輸、處理的質量與效率，從而滿足人們對信息傳輸、處理的實際需求。

1 光纖色散的基本概念

所謂光纖色散，實則就是一種脈沖拓寬現象。它指的是光信號在光纖中傳輸，遇到光纖不連續或不均勻的部分時，會有部分光信號散射到各個方向而不能及時到傳輸終點，從而引起光能的丟失，進而導致散射衰減。從目前來看，光纖色散產生的原因主要有以下兩種：一是光纖對光信號的色散作用;二是進入光纖中的光信號不是單色光。無論是什么原因，一旦產生光纖色散，都會對光纖的傳輸容量造成一定影響。一般情況下，光纖色散被人們分為以下四種類型：第一，模式色散，它主要是在多模傳輸下引起的。光纖各模式即使具有相同的波長，也會因為傳輸常數的切線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。如果光纖中傳播的光信號內含有若干個不同波長的光，那么就等同于有若干個不同波長的光信號在光纖中傳播。這些不同波長的光信號經過一段距離后，由于它們的傳播速度不同，結果就會出現材料色散。第三，波導色散，又被稱為結構色散，它主要是由光纖中的光波導引起的。通常來說，光纖中的波導僅在纖芯中傳播，然而由于光線幾何結構的不完善，使得光波一部分在纖芯中傳播，而另一部分則在包層中傳播。又由于纖芯與包層的折射率不同，從而產生波導色散。第四，偏振模色散，它主要是由光纖的內在原因和外在原因共同引起的。一般情況下，光纖是不存在模式的極化取向問題的，然而在制造光纖的過程中，內部應力或多或少都會殘存在光纖中，使得光纖的折射率分布出現了不對稱性，由此產生偏振模色散。值得注意的是，不管是何種色散，都會影響光纖的信息傳輸。所以，要想確保光纖的信息傳輸質量，就必須針對光線色散所具有的脈沖展寬特性，制定出相應的光纖色散技術。只有這樣，才能真正滿足社會對信息傳輸的實際需求，從而更好地服務于人們。

2 色度色散的技術應用

要想更好地淺議色度色散的技術應用，就必須從以下幾方面入手：第一，基于時域展寬特性的轉換技術;第二，圖像串行編碼技術;第三，時光透鏡技術;第四，全光積分器應用;第五，光纖光柵波長調解技術。

2.1 基于時域展寬特性的轉換技術

色度色散的技術應用具體表現在基于時域展寬特性的轉換技術。近些年來，我國一直致力于研究無線雷達和高速光網絡技術，并取得了長足進步。與此同時，無線雷達和高速光網絡技術也被廣泛地應用在社會各領域之中，例如國防、通信、工業等。然而值得注意的是，在此過程中，人們所使用的相關設備會直接影響無線雷達和高速光網絡技術的應用性能，若人們使用的是較為傳統的電子模數轉換設備，那么無線雷達和高速光網絡技術的應用性能必然會受到很大限制;若人們使用的是基于時域展寬特性的轉換技術，那么必然會大大提高無線雷達和高速光網絡技術的應用性能。這主要是因為基于時域展寬特性的轉換技術不僅具有較高的信息傳輸速度，還具有較高的比特精度，從而使得無線雷達和高速光網絡技術的建設具備較強的技術支撐。這種技術雖然能夠有效提高整個平臺的運轉效率，但是也同樣存在各種各樣的問題，例如傳輸速度比較慢、投入成本比較高等。所以，要想大范圍地應用基于時域展寬特性的轉換技術，人們就必須對其存在的問題加以高度重視，并積極尋求相應的技術突破。

2.2 圖像串行編碼技術

從目前來看，光信息的傳輸速度非常高，顯而易見，這必須歸功于光纖色散中的圖像串行編碼技術。由于光纖色散中的圖像串行編碼技術具有這一大優勢，所以，它已然得到了人們的廣泛認可與喜愛。過去，人們要想捕捉如閃電一般高速畫面的圖像，就必須借助相機成像技術來實現。然而，以往的相機成像技術并不能直接讀取數據，而是需要經過長時間的預讀，這不僅會降低圖像的像素，還會嚴重影響圖像的成像速度。現如今，在光纖色散技術的作用下，圖像串行編碼技術便可以很好地解決相關問題，這對提高圖像的像素和成像速度來說有很好的促進作用。由此可見，圖像串行編碼技術，也是色度色散技術應用的具體表現。

2.3 時光透鏡技術

產生光纖色散之后，會出現時光透鏡技術。經過大量的研究發現，這種技術可以切實提高光信息傳輸、處理的質量與效率。以一道直徑為2.5nm的激光光速為例，其在時光透鏡技術的支持下，不僅能夠加快光信息傳輸的速度，還能夠保證其所攜帶數據的真實性。也可以這么說，將時光透鏡技術合理地應用在相關設備之中，能夠有效實現光信息傳播質量與效率的提高。

2.4 全光積分器應用

光線色散中的色度色散，能夠將延緩信息傳播時長的作用充分發揮出來。所以，要想研制出更好用的全光積分器，就必須采用光纖色散的延時特性。光信息在光纖中傳播時，大量的脈沖可以分解為不同的頻率分量，而不同的頻率分量之間所產生的作用也是不盡相同的，這就很容易引起脈沖擴展。因此，各頻率分量不會同時出現在光線輸出端。就不同的頻率分量來說，雖然它們具有相同的光波形，但是由于它們達到輸出端時存在不同的延時，使得大量信號出現了相同波形的疊加，這就相當于完成了某段時間的積分。

2.5 光纖光柵波長調解技術

光纖光柵傳感器作為一種準分布式光纖傳感裝置，它具有以下三大優點：一是具有特定波長編碼;二是適于波分復用;三是不易受光源波動影響。由此可見，光纖光柵傳感器是基于光纖色散技術下能夠通過調節波長來完成光信息處理的可靠應用。從目前來看，光纖光柵傳感器被人們廣泛應用在靜態事件監測或無較高實時性要求的動態系統中。若人們無意將光纖光柵傳感器應用在有較高實時性要求的動態系統中，那么光纖光柵波長調解技術就會受到一定限制，這不利于光信息技術的可持續發展。

3 模式色散的技術應用

模式色散的技術應用，主要體現在以下兩方面：第一，用模式色散增強的色度色散;第二，用模式色散制作全光積分器。

3.1 用模式色散增強的色度色散

在具體應用的過程中，光纖色散對有些波長的分量表現極小。而要想增大光纖色散的波長，就必須借助新的技術來實現。為了產生不同的傳輸模式，人們可以在空間利用衍射光柵分離不同頻率的光，并以不同的角度輸入到多模光纖中。除此之外，光波長還應該與傳輸模式之間建立對應關系，這樣一來當光信號脈沖傳輸到多模光纖中時，模式色散會讓脈沖變寬，進而出現不同波長的差異色散。

3.2 用模式色散制作全光積分器

從目前來看，很多相關研究都表明，在模式色散產生延時效果之后，其光纖長度會降低，這就使得全光積分器與光脈沖的波長完全脫離了關系。在這樣的情況之下，光源寬帶無論如何都不會影響到全光積分器。可以這么說，要想使全光積分器具備更加復雜的邏輯功能，就必須借助不同的色散，對全光積分器進行調整。讓多個模式之間承載相同的功率得以實現。在具體應用的過程中，若人們使用模式色散來產生延時的話，那么就可以大大減少光纖的使用長度，這有助于降低成本。除此之外，用模式色散制作全光積分器，還可以脫離與光脈沖波長的關系，從而使得全光積分器能夠被人們應用到更多領域中去。

4 結語

總之，詳細探討光纖色散在光信息處理中的應用是尤為重要的。本文分析了光纖色散的基本概念，同時淺議色度色散的技術應用，基于時域展寬特性的轉換技術、圖像串行編碼技術、時光透鏡技術、全光積分器應用、光纖光柵波長調解技術，并具體闡述模式色散的技術應用。只有這樣，才能切實提高信息傳輸、處理的質量與效率，從而滿足人們對信息傳輸、處理的實際需求，進而推動光信息技術的深入發展。

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