摘 要：传统的电子技术受各种信息载体的限制，已经与当前的技术发展需求显得不相适应。光纤技术以信息传播的高速性、高质性、高量化成为了受人追捧的新型信息载体。如今，更多的光纤色散技术成为了重要的光信息处理手段。文章在概述光纤色散的基础上，针对光纤色散的两大分类，提出了基于光纤色散的光信息处理技术的应用，旨在不断拓展光纤色散的应用光信息处理的能力。

关键词：光纤色散；光信息处理；运用分析

科技的不断进步，让如今的时代成为了高度信息化的大数据互联网时代。随着海量信息的交换传输频次和规模增多，传统的电子技术已经显现出各种信息载体的局限性，在人们不断提高更高要求的同时，光纤技术成为了受人青睐的新型信息载体，它体现出更具优势的特点：具有光速信息传播速率，具有高保真低失误的质量保障，具有可携带海量信息的容量等。随着光信息处理业务的增多，光纤色散技术也成为了重要的光信息处理技术，值得人们认真研究，不断扩展色散技术的应用领域。

1 光纤色散

光纤色散，是不同频率、不同模式分量的光信号或光脉冲出现在光纤中，保持不同速度传输后出现信号失真的现象，也可形容为出现脉冲拓宽的现象。一般而言光纤色散可分三类，一是模式色散，主要是不同模式传输时，若光的波长相同，但切分量不同而引发群速不同形成色散；二是材料色散，受材料自身材质特质影响，光的折射率不一而引发群速不同形成色赛；三是波导色散，对单模式的光传输而言，光的宽度频带不变但切分量不同形成色散。上述三类色散中，材料色散与波导色胆的光传播速度受频率的差异影响，因而又统称色度色赛，而模式色散则主要出现在多模光纤中。在光纤领域的研究中，色散一直是主要的影响光纤通信传输性能的因素。色散越大则光纤的带宽距离积越小，如何能够利用色散的补偿原理，是实现光纤通信系统优化的重要管理手段。在光信息处理技术研究发展过程中，人们基于光纤色散的脉冲展宽特性已经探索出各种技术应用，不断体现该技术的快速与高带宽特性。

2 光纤色散在光信息处理中的应用

2.1 色度色散的技术应用

2.1.1 基于时域展宽特性的转换技术

当前，我国的高速光网络与无线雷达等高新技术研发取得重大突破，在国防通信、工业生产等领域得到广泛应用。这些技术若搭载传统的电子模数转换装置，并不能发挥出高性能与高效率，只有匹配基于时域展宽特性的光模数转换技术，才能更好地解决关键指标问题。如光模数转换技术超高的比特精度在保持高速信息传播的同时，将容纳携带更大规模的数据量，这样便为雷达、高速光网等的组建和运行提供了更多技术支撑，平台响应良好，应用效果也十分出色。而且，光模数转换技术所表现的数模转换效率将更加突出，转换性能被不断放大。当然，基于时域展宽特性的光模数转换技术虽然在实际操作中还存在传速受限、成本偏高等问题，但现阶段的研究所提出的非线性光纤应用，能够实现光信号向电的转换，一定程度解决了光模数转换技术的应用问题。

2.1.2 图像串行编码技术

光信息的高速传播，让光纤色散技术在成像方面體现了极高的优势，因此让图像串行编码技术有了更多的应用实践。传统的相机成像技术要实现对流体或闪电等自然现象的捕捉，需在长时间预读后才能正式读取数据。而且，相机的像素在追求提高帧速的同时会大幅降低，十分不利于成像。运用串行编码技术正可以解决此类问题，光谱中的图像数据经光纤色散后在时间区域内铺展，直接完成图像映射，实现加速成像。

2.1.3 时光透镜技术

大量的科学研究表明，基于光纤色散所产生的时光透镜技术可加速光数据的传输与处理。如一道2.5纳米的激光束，经过时光透镜技术的作用可同时在保持数据不失真的情况下减小光束传播的时间。这就说明，若合理运用时光透镜技术，将有效提升光纤线路的信息数据传播速度。通常，时光透镜可直接放大或压缩光信号或光脉冲，也能够更好地促进光脉冲在时域与频域范围内的转换，这样就能够大量运用在光通信、光信号处理、时域成像等领域。

2.1.4 全光积分器应用

光纤色散中的色度色散能够发挥显著的延缓信息传输时长的作用，因此采用光纤色散的延时特性，结合在时域和频域中的波形作用，可以研制出积分器。光信息在光纤中传输时，大量的脉冲可分解为不同的频率分量，差异性的频率间不同作用导致脉冲扩展的发生，因此各分量不会同时在光纤输出端出现。对于不同的频率分量而言，虽然具有相同的光波形，但在接收端的延时出现，使得大量信号出现了相同波形的叠加，相当于完成了某段时间的积分。积分器的原理即使如此，在应用的过程中能够直接滤波并调制光谱，从而发挥具体作用。大量的研究探索中，人们认为色度色散的这种延时效果，也会同时导致光纤长度的缩减，反而可以尝试应用模式色散技术进行替换应用，就不再出现这样异常的影响。当然，模式色散的应用过程，必然加强对光源光谱的均匀化控制，确保不同模式都具有相同的功率，消除功率波动，始终让激光设备保持不受影响的状态。

2.1.5 光纤光栅波长调解技术

光纤光栅传感器，是一种准分布式光纤传感装置，优点在于不易受光源波动影响、具有特定波长编码、适于波分复用等，因而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。当前，光纤光栅传感器主要应用于监测静态事件，或是应用于无较高实时性要求的情况中，而在很多有高实时性要求的系统或动态系统中应用时，容易受到不同程度的限制，如汽车定位于测速、水下声呐传感、地震波检测等。需要注意的是，若在未出现关联光源的情况下使用光纤光栅传感器去调节波长，将会产生额外的影响，导致成本增加。

2.2 模式色散的技术应用

近年来，模式色散技术随着模分复用技术和多输入多输出技术的发展也有了新的突破，能够在更多的光信息处理研究中被应用到。

2.2.1 用模式色散增强的色度色散

实际应用中，光纤色散对有些波长的分量表现较小。可以借助新的技术实现光纤色散的波长增大。即在空间利用衍射光栅分离不同频率的光，以不同角度输入多模光纤中，这样就能产生不同的传输模式，而光波长与传输模式之间也建立起特殊的对应关系。当光信号脉冲传输到多模光纤后，模式色散将导致脉冲展宽，从而使得不同波长之间出现差异色散。

2.2.2 用模式色散制作全光积分器

研究表明，模式色散产生延时效果后，光纤长度降低，积分器将与光脉冲的波长没有关系，光源的带宽也无法影响到积分器。从这个理论来思考，全光积分器的应用要改进，就可以借助不同的色散来实现更加复杂的逻辑功能。利用模式色散制作积分器时，并不需要如色度色散一样，需要靠控制光源光谱完成功率均衡来实现延时与叠加部分的能量一致，而是可以通过技术手段让多个模式之间承载相同的功率就可以实现。

3 结束语

科技的进步仍更多的行业领域开始应用到光纤通信技术，从而实现了数据传播的高速；速度与高质量。光纤色赛技术是光纤通信理论的重要内容，能够在光信息处理中发挥巨大的作用。人们应该保持对光纤色散技术光脉冲扩展特色的强化研究，扩大其应用范围，促进光信息技术更好的发展。

参考文献

[1]黄光裕.光纤色散在光信息处理中的应用[J].科学导报，2015（7）：60.

[2]何骏成.光纤色散在光信息处理中的运用[J].中国新通信，2016，18（8）：50.

[3]赵宇.光纤色散在光信息处理中的应用探究[J].中外企业家，2014（9Z）：107.

作者简介：孟祥成（1992-），男，汉族，山东滨州人，本科在校，研究方向：光信息工程与技术。