Nhƣ ta đã xét ở phần trên, tán sắc mode là nguyên nhân chủ yếu gây ra sự hạn chế tốc độ bít trong hệ thống Thông Tin Quang sử dụng sợi đa mode. Điều này không có nghĩa là trong sợi đa mode chỉ có tán sắc mode, mà nó còn chịu ảnh hƣởng của nhiều loại tán sắc khác. Tuy nhiên do tán sắc mode có ảnh hƣởng lớn hơn cả nên ta chỉ xét tán sắc mode trong sợi đa mode. Để khắc phục tán sắc mode ngƣời ta đã chế tạo ra loại sợi quang chỉ truyền một mode sóng, sợi quang nhƣ thế đƣợc gọi là sợi đơn mode (SMF- Single Mode Fiber). Rõ ràng ta thấy sợi đơn mode đã khắc phục đƣợc hoàn toàn tán sắc mode.
Tốc độ truyền dẫn đƣợc cải thiện đáng kể và tăng đƣợc cự ly thông tin. Tuy nhiên vì sợi đơn mode vẫn đƣợc chế tạo từ Silica nên nó sẽ còn chịu ảnh hƣởng của các loại tán sắc khác nhƣ tán sắc sắc thể và tán sắc phân cực mode. Trong đó tán sắc sắc thể là nguyên nhân chính gây hạn chế tốc độ bít.
Bây giờ ta sẽ đi khảo sát hiện tƣợng tán sắc sắc thể trong sợi quang, để không làm mất đi tính tổng quát, ta xét tán sắc sắc thể trong sợi đơn mode. Có thể nói nguyên nhân sâu xa của tán sắc sắc thể là do bộ phát quang (LED, LAZER) không phát ra ánh sáng đơn sắc (ánh sáng chỉ có một bƣớc sóng), mà nó phát ra một chùm tia sáng có bƣớc sóng trung tâm (tại công suất phát cực đại) và các bƣớc sóng biên, hay còn gọi là độ rộng phổ nguồn phát. Tức là nguồn phát phát ra ánh sáng
25
nằm trong một dải tần (dải bƣớc sóng). Mà nhƣ ta đã biết thì chiết suất của sợi làm từ Silica là một hàm phụ thuộc vào bƣớc sóng (hay tần số), nên vận tốc lan truyền của các thành phần tần số khác nhau là khác nhau, và nó phụ thuộc vào bƣớc sóng theo công thức sau: v c( )
n
Tán sắc sắc thể có hai nguyên nhân sinh ra nó: Thứ nhất nhƣ ta biết là các thành phần tần số khác nhau di chuyển với vận tốc khác nhau, và tán sắc do nguyên nhân này ngƣời ta gọi là tán sắc vật liệu, đây là nguyên nhân chủ yếu của tán sắc sắc thể. Tuy nhiên còn có thành phần tán sắc thứ hai là tán sắc ống dẫn sóng, mà nguyên nhân sinh ra nó là do năng lƣợng ánh sáng truyền đi có một phần trong lõi và một phần trong lớp bọc. Sự phân bố năng lƣợng giữa lõi và lớp bọc là một hàm của bƣớc sóng, cụ thể là nếu bƣớc sóng dài hơn thì năng lƣợng trong lớp bọc nhiều hơn. Nhƣ vậy nếu bƣớc sóng thay đổi, sự phân bố năng lƣợng sẽ thay đổi và kết quả là hệ số lan truyền cũng thay đổi. Đây chính là sự giải thích cho tán sắc ống dẫn sóng.
Bên cạnh tán sắc sắc thể và tán sắc phân cực mode, trong sợi quang còn tồn tại một loại tán sắc không kém phần quan trọng đó là tán sắc vận tốc nhóm. Nhƣ ta đã biết, ƣu điểm chính của sợi đơn mode là không có tán sắc mode bởi vì năng lƣợng đƣa vào xung chỉ đƣợc chuyên chở bởi một mode đơn duy nhất. Tuy nhiên sự mở rộng xung không biến mất hoàn toàn, vì vận tốc nhóm của mode cơ bản thì phụ thuộc vào tần số do tán sắc sắc thể. Kết quả là các thành phần phổ khác nhau của xung truyền có vận tốc nhóm khác nhau một chút, và tán sắc có nguyên nhân nhƣ trên đƣợc gọi là tán sắc vận tốc nhóm.
Bây giờ ta đi khảo sát ảnh hƣởng của các loại tán sắc nêu trên trong sợi đơn mode.