表2-4 光纤的色散效应
1.模式色散
模式色散是由于光纤不同模式在同一波长下传播速度不同，使传播时延不同而产生的色散。只有多模光纤才存在模式色散，其主要取决于光纤的折射率分布。
2.材料色散
材料色散是由于光纤的折射率随波长变化而使模式内不同波长的光时间延迟不同产生的色散，其取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度。
3.波导色散
波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的色散，其取决于波导尺寸和纤芯包层的相对折射率差。
波导色散和材料色散都是模式的本身色散，也称模内色散。对于多模光纤，既有模式色散，又有模内色散，但主要以模式色散为主。而单模光纤不存在模式色散，只有材料色散和波导色散，由于波导色散比材料色散小很多，通常可以忽略。
4.偏振模色散
偏振模色散是存在于光纤与光器件领域的一种物理现象。
单模光纤中的基模存在两个相互正交的偏振模式，理想状态下，两种偏振模式应当具有相同的特性曲线和传输性质，但是由于光纤几何尺寸和外界压力的不对称导致了两种偏振模式具有不同的传输速度，产生时延，形成PMD，如图2-7所示。PMD的单位通常为
。
PMD 将导致脉冲分离和脉冲展宽，对传输信号造成降级，并限制载波的传输速率。但PMD 与其他色散相比，几乎可以忽略，但无法消除，只能从光器件上使之最小化。脉冲宽度越窄的高速系统中，PMD的影响越大。
图2-7 单模光纤中的色散现象
单模光纤中的色散主要有光信号中不同频率成分的传输速度不同引起，这种色散称为色度色散。在色度色散可以忽略的区域，偏振模色散成为单模光纤的色散的主要部分。
在传输线路中可以采用色散补偿光纤来降低传输过程中累积的色散。对于色散的量化，多模光纤可以用群时延差来衡量，单模光纤用光纤色散系数来衡量，如 G.652 光纤在1550nm 处的色散系数约为 20ps/（nm·km），即光谱宽度为 1nm 的光信号以 1550nm 的波长在G.652的光纤中每传输1km就会产生20ps的脉冲延迟。
三、光纤的非线性效应
在带有掺铒放大器密、集波分复用、大容量、超高速的光纤通信系统中，由于大的光功率引起信号与光纤的相互作用而产生各种非线性效应见表 2-5。光纤的非线性效应主要包括自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）、受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）。
表2-5 光纤的非线性效应
1.自相位调制（SPM）
由于折射率与光强存在依赖关系，在光脉冲持续时间内折射率发生变化，脉冲峰值的相位对于前、后沿来说均产生延迟。随着传输距离的增大，相移不断积累，达到一定距离后显示出相当大的相位调制，从而使光谱展宽导致脉冲展宽，这就成为自相位调制。如图2-8所示。
当系统使用色散系数为负的光纤工作区时（如 G.653 光纤的短波长区、工作区色散为负的 G.655 光纤），SPM 将导致色散受限距离变短；当使用色散系数为正的光纤工作区时（如 G.652、G.653 光纤的长波长区、工作区色散为正的 G.655 光纤），SPM 将延长色散受限距离。
SPM影响主要发生在靠近发送侧的一定距离内，同时，低色散光纤也可以减少SPM对系统性能的影响。人们利用 SPM 效应与色散效应达到动态平衡的原理制成了光孤子通信。
