300多年前的欧洲，一个阳光明媚的下午，牛顿设置了这样一个游戏。
让阳光照射在棱镜上，光线透过棱镜后会散射成一条由红、橙、黄、绿、蓝、紫组成的丝带，投射在屋内的一块窗帘上。就这样，看似透明的阳光在棱镜的加持下，变成了不可思议的带状。
之后牛顿在幕布中间开了一条垂直的缝，在幕布后面布置了第二个棱镜和第二个幕布。
只见他转动第一个棱镜，将红、橙、黄、绿、蓝、蓝、紫七条彩带依次投射到第一个幕布的缝隙上，再通过第二个棱镜投射到第二个幕布上。一个奇迹诞生了，只见第二个幕布依次出现了单一颜色的光。示意图如下：
此时，阳光被分离成各种单一的颜色，呈现在第二块幕布上。牛主用棱镜破秘：光是可以散的！阳光仿佛被封存，平凡的外表下有一个五彩斑斓的内核。这就是我们现在常说的光的色散。
1色散是如何产生的？
棱镜实验中，太阳光(即复合光)从空气进入玻璃，再从玻璃进入空气，在空气中折射两次。要知道，万事万物都是有利可图的，发生折射时，光自然会选择最短的路径，以最少的能量损耗前进。从上面牛顿的棱镜实验我们知道，复合光本质上是由许多不同颜色的单光组成的，这些单光的波长不同，不同波长的能量差别很大。人们很难调整自己的看法，不同波长的光折射后如何选择路径也有不同的看法，所以离开棱镜后就“分道扬镳”了。
那么，光为什么会散射呢？原来是光的波长造成了这种色散。不同波长的光在介质中的折射率不同，传播速度(路径)也不同，必然导致光的色散传播，色散就形成了。
光的色散现象说明光在介质中传播的速度与折射率有很大的关系。折射率越大，光速越小，如下式所示：
2分散的影响
虽然色散可以帮助我们进入一个丰富多彩的世界，但是在传播领域，色散真的没有那么美好。
在光纤中传输光信号的过程中，色散是导致损耗的重要因素之一。
这是因为光的折射率引起色散，导致光脉冲的码间干涉，从而在输出端展宽。
什么是加宽？
展宽是指不同波长的光在介质中的传播速度因折射率不同而不同，由此产生的光谱宽度增大。换句话说，当一束光在介质中传输时，有些光波折射率大，严重偏离跑道。
有些光波的折射率很小，虽然是弯曲的，但也可以向既定的方向运动。
光波的不协调导致这束光的宽度比进入介质前更大，形成增宽。
在色散的情况下，光信号传播越远，展宽越严重，后果就是信号失真，误码率性能恶化，严重影响信息的传输质量。
如何避免分散对沟通的影响？
如何避免色散的影响？
电影《狮子王》里有句话说得好：世界上所有的生命都存在于微妙的平衡中。
经过长期的探索和研究，人们找到了一种通过补偿来平衡色散损失的方法。在各种补偿方法中，色散补偿光纤技术是公认的色散补偿方法。
在普通单模光纤系统中，光纤的工作波长在1550nm处有很高的正色散。
正色散的特点：随着波长的增加，折射率逐渐减小。
按照补偿的思路，需要给这些光纤加上负色散进行色散补偿，以保证整个光纤线路的总色散近似为零。色散补偿光纤(DCF)是一种主要针对1550nm波长设计的新型单模光纤，在1550nm处具有较高的负色散(负色散与正色散相反)，可用于普通单模光纤系统中的色散补偿。如下图所示，1550纳米处补偿的正负色散之和接近于零。
下图显示了应用于单模光纤的色散补偿光纤的公式。
在实际应用中，DCF与单模光纤串联，补偿单模光纤在1550nm波长的正色散，从而延长中继距离，降低损耗，实现高速、大容量、长距离通信。如下图所示：
作为色散补偿，DCF具有以下优点：
补偿效果显著，系统工作稳定。
操作简单，补偿光纤可以直接连接到传输系统实现补偿。
色散补偿量可以根据需要进行控制，并且可以根据传输系统的实际补偿量进行调整。
友情提醒：光信号在传输线路上跑得远，还会产生其他损耗，比如线路衰减。为了避免线路衰减，将考虑EDFA(掺铒光纤放大器)。
好了，关于色散的故事到此结束。你想听更多有趣的科学故事吗？欢迎在评论中留言~
原标题：色散这么好看，光纤为什么不喜欢？
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