단일 모드 광섬유의 분산에는 주로 다음이 포함됩니다.

단일 모드 광섬유의 분산에는 주로 재료 분산, 도파관 분산 및 편광 모드 분산이 포함됩니다.

1. 재료 분산.

광섬유 소재 자체의 특성으로 인해 물질 분산이 발생한다. 엄밀히 말하면 석영 유리의 굴절률은 고정된 상수가 아니라 투과 파장에 따라 다른 값을 갖습니다. 실제로 광섬유 통신에 사용되는 광원에서 방출되는 빛은 이상적인 단일 파장을 가질 뿐만 아니라 일정한 스펙트럼 폭을 가지고 있습니다.

빛이 굴절률 n인 매질에서 전파할 때 속도 v와 공기 중 빛의 속도 C 사이의 관계는 v=C/n입니다. 굴절률 n은 굴절률 n에 따라 다릅니다. 빛의 파장, 빛의 전달 속도도 다릅니다.

따라서 특정 스펙트럼 폭을 가진 광원에서 방출되는 광 펄스가 광섬유에 주입되어 전송되면 빛의 전송 속도는 빛의 파장에 따라 달라지며, 터미널에 도달하면 시간 지연 차이가 발생합니다. 이로 인해 펄스 파형이 넓어집니다.

2. 도파관 분산.

광섬유의 세 번째 유형의 분산은 도파관 분산입니다. 광섬유 코어와 클래딩 사이의 굴절률 차이는 매우 작기 때문에 경계면에서 전반사가 발생하면 일부 빛이 클래딩에 들어갈 수 있습니다. 빛의 이 부분이 클래딩에서 일정 거리를 이동한 후 코어로 돌아와 전송을 계속할 수 있습니다.

클래딩에 들어가는 빛의 이 부분의 강도는 빛의 파장과 관련이 있으며, 이는 빛의 파장에 따라 달라지는 광 전송 경로의 길이와 같습니다. 특정 스펙트럼 폭을 가진 광원으로부터의 광 펄스가 광섬유에 주입된 후, 서로 다른 파장의 광 전달 경로가 정확히 동일하지 않기 때문에 종점에 도달하는 시간도 달라져 펄스 확장이 발생합니다.

구체적으로 입사광의 파장이 길수록 클래딩에 들어오는 빛의 강도 비율이 커지고, 빛의 이 부분이 이동하는 거리가 길어집니다. 이러한 분산은 광섬유 내의 광 도파관에 의해 발생하며, 그에 따른 펄스 확장 현상을 도파관 분산이라고 합니다.

3. 편광 모드 분산.

신호 펄스가 외부 간섭 없이 이상적인 대칭 원형 단일 모드 광섬유를 따라 전송되면 광섬유 입력 끝의 광 펄스는 동일한 두 개의 수직 편광 출력 펄스로 분할될 수 있습니다. 펄스는 동일한 전파 속도로 전송되고 동시에 광섬유 출력에 도달합니다. 두 펄스는 광섬유 입력에서 편광 상태를 재현하기 위해 중첩됩니다.

실제로 광섬유는 위에서 언급한 여러 가지 이유, 즉 x축 방향과 y축 방향의 굴절률이 다르기 때문에 복굴절이 발생하게 되는데, 이로 인해 편광 모드 분산이 발생하게 됩니다( 편광 모드 분산).