在本书4.3节讨论过光学材料的色散问题，是折射率随光学频率变化的结果。其原因是，在相同的原子吸收过程中形成了衰减光谱的吸收部分。
显然，光能量在材料介质中的传播包含一个波长范围，不可能发明一种具有零光谱带宽的光源。因此，面对介质中的光学色散，不同部分的传播能量将以不同的速度传播。如果该能量携带有信息（已经以某种方式调制过），则该信息会由于速度差而产生畸变，传播得越远，畸变越大；波长扩散的越长，介质的色散率越大，畸变也越大。所以，为了获得良好通信，需要非常仔细地选择光源、波长和材料，为此需要理解所包含的过程。
在光纤及其他光学波导中，有三种色散类型：模式色散（仅在多模波导中）、材料色散（对此已有所了解）及波导色散（由波导结构布局引起）。
波导中的色散影响限制了通信载波能力（即带宽）。研究一个数字通信系统可以看得非常清楚。也就是说，要借助脉冲流发射信息（见图8.14）（有脉冲表示为“1”，没有脉冲表示为“0”，因此脉冲流对所传输信息组成了一个数字码）。通过对激光光源的调制，一组清晰的、截然不同的脉冲流就入射到光纤内，脉冲沿光纤继续传播。光纤中的色散效应使光波波长展宽，其结果是脉冲展宽（见图8.14）。当展宽变得比较大，不再可能区分两个相临脉冲时，通信线路就不能使用了。
图8.13 硅光纤的吸收光谱
图8.14 光纤色散对以脉冲形式输入光信号的影响(www.xing528.com)
显然，对于某一色散率，这种展宽将随距离线性增大，因此有：
式中，Δτ（正好）为脉冲在光纤长度L范围内的展宽量。当波长展宽等于Δτ时，脉冲间隔Δτ将由于色散而变小，甚至变为零。所以，光纤长度L可以携带的“比特率（或位速率）”，即数字带宽，约为1/Δτ。因此有：
BL=常数 （8.10）
式中，B为允许的比特率，单位是每秒脉冲数（或者“bit/s”，即“二进制数”）。从而为现代光通信系统的能力给出了非常好的计量方法。通常，比特率采用百万比特/秒（Mb/s）或者千兆比特/秒（Gb/s）。
色散的结果是强制增加了“带宽×距离”的限制：距离越长，光纤可以传输的带宽就越窄，反之亦然。
现在讨论光纤中产生色散的具体原因。
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