Đặc tính truyền dẫn của hệ thống bị tác động từ nhiều yếu tố, nhất là các hệ thống đợc lắp đặt cho các tuyến có dung lợng lớn và cự li xa. Mặt khác, hầu hết các tuyến truyền dẫn lại sử dụng sợi quang đơn mode. Nh vậy, tán sắc trong sợi đơn mode trở thành yếu tố hết sức quan trọng, và việc xem xét ảnh hởng của nó một cách đầy đủ nhằm đáp ứng phù hợp cho mạng thông tin quang hiện đại đòi hỏi phải có một cách nhìn tổng thể. Chính vì vậy, chúng ta tiến hành phân tích tán sắc theo một cách tiếp cận đầy đủ và chỉ xét đến sợi đơn mode.
Tuy nhiên, trớc khi phân tích về sợi đơn mode, ta sẽ xét một số nét chung về tán sắc trong sợi quang. Tín hiệu dọc theo sợi dẫn quang sẽ bị méo do tán sắc bên trong mode và hiệu ứng trễ giữa các mode gây ra. Các hiệu ứng tán sắc đợc giải thích nhờ việc khảo sát trạng thái tán sắc vận tốc nhóm của các mode truyền dẫn. Mà ở đây vận tốc nhóm là
tốc độ mà tại đó năng lợng ở trong mode riêng biệt lan truyền dọc theo sợi. Tán sắc bên trong mode là sự giãn xung tín hiệu ánh sáng xảy ra ở trong một mode. Vì tán sắc bên trong mode phụ thuộc vào bớc sóng cho nên ảnh hởng của nó tới méo tín hiệu tăng lên theo độ rộng phổ nguồn phát. Độ rộng phổ là dải các bớc sóng mà nguồn quang phát tín hiệu ánh sáng trên nó. Có thể mô tả sự giãn xung bằng công thức sau:
τ λ σλ λ τ δ . . d d . L n S = , (2.35) trong đó: L là độ dài của sợi dẫn quang,
τnlà trễ nhóm đối với một đơn vị độ dài, λS là bớc sóng trung tâm,
σλ là độ rộng căn quân phơng (RMS) của phổ nguồn phát.
Nh vậy tán sắc tổng cộng trên sợi dẫn quang gồm hai thành phần chính là tán sắc giữa các mode (tán sắc mode) và tán sắc bên trong mode (bao gồm tán sắc vật liệu và tán sắc dẫn sóng). Do vậy có thể thấy tán sắc tổng cộng trên sợi dẫn quang gồm:
Tán sắc mode + Tán sắc vật liệu + Tán sắc dẫn sóng.
Tán sắc mode chỉ phụ thuộc vào kích thớc sợi, đặc biệt là đờng kính lõi của sợi, nó tồn tại trên các sợi đa mode vì các mode trong sợi này sẽ lan truyền theo các đờng đi khác nhau, dẫn đến cự li lan truyền và thời gian lan truyền cũng khác nhau. Các sợi đơn mode không có tán sắc mode.
Tán sắc vật liệu là một hàm của bớc sóng và do sự thay đổi về chỉ số chiết suất của vật liệu lõi tạo nên. Nó làm cho bớc sóng luôn phụ thuộc về vận tốc nhóm của bất kỳ mode nào.
Tán sắc dẫn sóng là do sợi đơn mode chỉ giữ đợc khoảng 80% năng lợng ở trong lõi, vì vậy còn 20% năng lợng ánh sáng truyền trong vỏ nhanh hơn năng lợng ở trong lõi. Tán sắc dẫn sóng phụ thuộc vào thiết kế sợi vì hằng số lan truyền mode β là một tham số của
λ
a , nó thờng đợc bỏ qua trong sợi đa mode nhng đợc quan tâm ở sợi đơn mode. Tổng tán
sắc ở sợi đa mode nh sau:
Tán sắc tổng = [(Tán sắc mode)2 + (Tán sắc bên trong mode)2]1/2
Trong sợi đơn mode không có tán sắc mode, chỉ có tán sắc vật liệu và tán sắc dẫn sóng. Bây giờ chúng ta xem xét và phân tích tán sắc trong sợi đơn mode.