Tán sắc trong sợi dẫn quang đơn mode là đặc tính cá biệt hạn chế tốc độ bit và cự ly truyền dẫn. Các đƣờng cong mô tả tán sắc và suy hao của sợi quang đơn mode cho ta thấy rằng suy hao của sợi đạt giá trị nhỏ nhất ở vùng bƣớc sóng 1550nm nhƣng tán sắc có giá trị thấp nhất lại ở vùng bƣớc sóng 1300nm. Nếu cả hai yếu tố suy hao và tán sắc đều đạt giá trị tối ƣu thì sẽ có đƣợc tuyến thông tin cự ly truyền dẫn rất xa và tốc độ bít rất lớn. Tại vùng bƣớc sóng 1550nm giá trị suy hao là nhỏ nhất những cũng là cửa sổ có giá trị tán sắc lớn. Nhƣ vậy để đạt đƣợc cả suy hao và tán sắc nhỏ, có thể điều chỉnh các tham số cơ bản của sợi nhằm dịch chuyển tán sắc vật liệu và tán sắc dẫn sóng.
Tán sắc vật liệu của sợi tiêu chuẩn làm từ SiO2 thƣờng có giá trị bằng 0 ps/km.nm tại bƣớc sóng 1270nm, nhƣng nếu pha thêm một số tạp chất nhƣ GeO2 và P2O5 vào lõi sợi thì giá trị tán sắc vật liệu sẽ dịch về các bƣớc sóng lớn hơn 1270nm, nhƣng lại làm tăng suy hao sợi. Nhƣ vậy sẽ rất khó thay đổi đƣợc tán sắc vật liệu cơ bản. Tuy nhiên, lại hoàn toàn có thể thay đổi tán sắc dẫn sóng bằng cách sửa đổi mặt cắt chỉ số chiết suất phân bậc đơn giản ở lõi sợi thành mặt
Hình 3.1 Mô tả biến thiên chỉ số chiết suất của ba loại sợi đơn mode chính, đó là sợi tiêu chuẩn có tán sắc tối ƣu tại vùng có bƣớc sóng 1300 nm, sợi tán sắc dịch chuyển và sợi tán sắc phẳng. Hình 3.2 là hình minh họa các mặt nghiêng chỉ số kích thƣớc của một số sợi đơn mode này.
Hình 3.1 Các mặt cắt chỉ số chiết suất của a. Sợi đơn mode thông thƣờng ( sợi tối ƣu tại 1300 nm) b. Sợi tán sắc dịch chuyển ( tán sắc tối ƣu tại 1550 nm)
Hình 3.2 Minh họa các mặt cắt chỉ số chiết suất a. Sợi đơn mode vỏ tƣơng hợp
b. Sợi đơn mode tối ƣu tại 1300 nm vỏ chiết suất giảm c. Sợi tán sắc dịch chuyển
d. Sợi tán sắc phẳng
Tán sắc vật liệu chỉ phụ thuộc vào thành phần của vật liệu, trong khi đó tán sắc dẫn sóng là hàm số bán kính lõi, sự chênh lệch chỉ số chiết suất và dạng của mặt cắt chỉ số chiết suất. Nhƣ vậy tán sắc dẫn sóng có thể thay đổi rất nhiều theo các tham số thiết kế sợi. Giả sử tán sắc vật liệu là không đổi và thực hiện dịch chuyển tán sắc dẫn sóng để tối ƣu sợi tại các bƣớc sóng dài hơn, thì co thể thu đƣợc tán sắc tổng bằng không tại bƣớc sóng gần 1550 nm. Sợi có đƣợc tán sắc gần bằng không tại bƣớc sóng gần 1550 nm gọi là sợi tán sắc dịch chuyển hay còn gọi là sợi G.653. Cũng có thể trải giá trị tán sắc tƣơng đối nhỏ trên một dải bƣớc sóng khá rộng từ 1300 đến 1600 nm để thu đƣợc giá trị tán sắc nhỏ trên dải đó, và sợi có các giá trị tán sắc nhƣ vậy đƣợc gọi là sợi tán sắc phẳng. Các sợi tán sắc phẳng có cấu trúc phức tạp hơn sợi tán sắc dịch chuyển, quá trình thiết kế loại sợi này đòi hỏi phải xem xét các giá trị tán sắc trong cả một dải bƣớc sóng. Loại sợi này đƣợc sử dụng rất có hiệu quả trong kỹ thuật ghép bƣớc
sóng quang WDM vì nó cho phép một loạt các hệ thống làm việc với các bƣớc sóng khác nhau trong dải mà nó cho giá trị tán sắc tối ƣu.
Hình 3.4 Tán sắc tổng của một số sợi quang đơn mode.
Từ việc nghiên cứu các loại sợi này có thể nhận thấy rằng việc thiết kế các loại sợi có tán sắc biến đổi nhƣ trên sẽ có lien quan đến sử dụng các lớp vỏ kép kèm theo các giá trị chỉ số chiết suất tƣơng ứng. Dạng đơn giản nhất là sợi có chỉ số chiết suất phân bậc , nó bao gồm một lõi hình trụ đƣợc bao quanh bơi một lớp vỏ có chiết suất hơi thấp hơn lõi. Cả lõi và vỏ đƣợc chế tạo từ vật liệu cơ bản là thủy tinh silicat, sự khác nhau về các chỉ số chiết suất đƣợc thực hiện bằng cách pha tạp cho lõi, hoặc vỏ, hoặc cả hai.