Như chúng ta đã xem xét ở Chương 2 ảnh hưởng của tán sắc có tác động rất lớn đến chất lượng hệ thống thông tin quang nói chung và hệ thống thông tin quang tốc độ cao WDM nói riêng. Tán sắc gây ra hiện tượng dãn rộng xung, gây méo tín hiệu, làm tăng các lỗi bit xảy ra, ảnh hưởng lớn đến tốc độ truyền dẫn của hệ thống. Có thể giảm thiểu ảnh hưởng của tán sắc vận tốc nhóm (GVD) nếu sử dụng các laser phổ hẹp và khi càng gần với bước sóng tán sắc zero λZD của sợi quang. Tuy nhiên không phải lúc nào cũng kết hợp giữa bước sóng hoạt động λ và λZD . Có thể lấy ví dụ về các hệ thống trên mặt đất thuộc thế hệ thứ ba hoạt động gần bước sóng λ=1,55µm. Và sử dụng các thiết bị phát quang laze hồi tiếp phân tán (DFB). Những hệ thống như vậy nhìn chung đều sử dụng mạng lưới cáp quang được xây dựng trong những năm 1980 bao gồm hơn 50 triệu km chiều dài của sợi đơn mode “tiêu chuẩn” với λZD ≈1,31µm.
Do tham số tán sắc D ≈ 16 ps/(km.nm) trong dải bước sóng 1,55µm của sợi đơn mode, do đó GVD sẽ hạn chế tính năng khi tốc độ bit vượt quá 2Gb/s. Để điều biến trực tiếp laze DFB, chúng ta có thể sử dụng phương trình: B.L.|D|.σλ ≤1/4 (với σλ là độ rộng phổ nguồn RMS trong của nguồn) để ước tính khoảng cách truyền dẫn tối đa như sau:
(1)
Trong đó sλ là độ rộng RMS của phổ xung đã được dãn rộng đáng kể bởi dịch tần số. Khi sử dụng D = 16 ps/(km.nm) và sλ = 0,15 nm trong phương trình (1), các hệ thống sóng ánh sáng hoạt động ở tốc độ 2,5 Gb/s đều bị giới hạn ở mức L≈ 42km. Thực tế, những hệ thống như thế thường sử dụng các thiết bị tái tạo điện tử nằm cách nhau 40 km, và không tận dụng được tính khả dụng của các bộ khuếch đại
quang. Ngoài ra, tốc độ bit của chúng cũng không thể vượt quá 2,5 Gb/s vì lý do cự ly của thiết bị tái tạo là quá nhỏ để có thể đảm bảo khả thi về mặt kinh tế.
Tính năng của hệ thống có thể được cải thiện đáng kể bằng cách sử dụng thiết bị điều chế ngoài, như vậy có thể tránh được hiện tượng dãn rộng phổ do dịch tần số. Cách này được ứng dụng các loại máy phát laze DFB thương mại với một bộ điều chế tích hợp gắn liền. Với sλ = 0 hạn chế được hạn chế khi máy phát sử dụng loại sợi tiêu chuẩn. Khoảng cách truyền giới hạn khi đó sẽ được tính như sau:
(2)
Trong đó β2 là hệ số GVD liên quan tới D. Nếu thay giá trị β2 = -20 ps2/km, tại bước sóng 1,55µm, thì L < 500 km và đạt tốc độ 2,5 Gb/s. Mặc dù đã được cải thiện đáng kể so với laze DFB điều chế trực tiếp, nhưng giới hạn tán sắc này vẫn đáng được lưu tâm khi các thiết bị khuếch đại đường truyền được sử dụng để bù suy hao. Hơn nữa, nếu tốc độ bit đạt10 Gb/s, khoảng cách truyền giới hạn GVD sẽ giảm xuống chỉ còn 30 km, đây là mức quá thấp để các thiết bị khuếch đại quang có thể được sử dụng trong việc thiết kế các hệ thống bước sóng ánh sáng như vậy. Từ phương trình 2 ta có thể thấy rằng giá trị GVD tương đối lớn của sợi đơn mode tiêu chuẩn sẽ làm hạn chế tính năng của các hệ thống 1,55µm được thiết kế để sử dụng trong mạng lưới viễn thông hiện có khi tốc độ bit đạt 10 Gb/s hoặc cao hơn nữa.
Đã có một số mô hình quản lý tán sắc được đưa ra để giải quyết vấn đề mang tính thực tiễn này. Nền tảng của những mô hình đó có thể hiểu được dựa trên phương trình lan truyền được viết như sau:
(3) Trong đó A là biên độ bao xung. Những ảnh hưởng của tán sắc bậc ba được ký hiệu là β3. Trong thực tế, ký hiệu này có thể sẽ không được sử dụng nếu |β2| lớn hơn 0,1 ps2/km. Giải phương trình (3) sẽ được kết quả như sau :
(4) Xét khi β3= 0, ta có kết quả như sau:
(5)
Trong đó, Ã(0, ω) là khai triển Fourier của A(0, t).
Sự suy biến gây ra tán sắc của tín hiệu quang là do hệ số pha đạt giá trị exp(iβ2zω2/2) bởi các thành phần phổ của xung trong quá trình lan truyền trong sợi. Tất cả các mô hình quản lý tán sắc đều cố gắng loại bỏ hệ số pha này nhằm phục hồi lại các tín hiệu đầu vào, đã được áp dụng trong máy phát, máy thu hoặc dọc theo đường truyền sợi quang.