Khóa luận Nghiên cứu hệ thống thông tin toàn quang

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN TOÀN QUANG Lịch sử phát triển Các phương tiện sơ khai của thông tin quang là khả năng nhận biết của con người về chuyển động, hình dáng và màu sắc của sự vật thông qua đôi mắt. Tiếp đó, một hệ thống thông tin điều chế đơn giản xuất hiện bằng cách sử dụng các đèn hải đăng, các đèn hiệu. Năm 1960 phát minh ra laser rắn và sau đó 1973-1977 chế tạo được laser bán dẫn và LED tạo ra nguồn phát quang cho tia hẹp, điện áp nguồn nuôi thấp, công suất và dải sóng đáp ứng phù hợp làm nguồn phát ánh sáng cho thông tin quang sợi. Năm 1967 sản xuất sợi quang có tiêu hao lớn α= 1000 dB/km Năm 1970 hãng Corming Glass Works (Mỹ) sản xuất thành công sợi quang thạch anh có tiêu hao đạt α= 20dB/km tương đương với tiêu hao của cáp đồng trục. Mở ra khả năng dùng sợi quang làm môi trường truyền dẫn ánh sáng trở thành hiện thực. Năm 1971,VC Chape phát minh ra điện máy phát quang. Thiết bị này sử dụng khí quyển như là một môi trường truyền dẫn và do đó chịu ảnh hưởng của các điều kiện thời tiết. Để giải quyết hạn chế này, Marconi đã sáng chế ra máy điện báo vô tuyến có khả năng thực hiện thông tin giữa những người gửi và người nhận ở xa nhau. Năm 1978 ra đời hệ thống thông tin quang thương mại thế hệ 1 làm việc ở bước sóng λ=0,78μm, dùng sợi đa mode chiều dài khoảng lặp L= 12km, tốc độ bit 90Mb/s. Năm 1979 đến nay đã sản xuất được các loại sợi quang có tiêu hao thấp đạt α=0,2dB/km. Đầu năm 1980, A.G.Bell- người phát minh ra hệ thống điện thoại đã nghĩ ra một thiết bị quang thoại có khả năng biến đổi dao động của máy hát thành ánh sáng. Tuy nhiên, sự phát triển tiếp theo của hệ thống này đã bị bỏ rơi do sự xuất hiện của hệ thống vô tuyến. Năm 1987 hệ thống thông tin quang sợi thế hệ thứ 2 ra đời làm việc với α= 1,3μm, dùng sợi quang đơn mode tốc độ bit 1,7Gb/s, cự ly khoảng lặp L= 45km. Năm 1990 hệ thống thông tin quang sợi thương mại thế hệ thứ 3 ra đời làm việc với α=1,55μm, dùng sợi đơn mode tốc độ bit 2,5Gb/s, cự ly khoảng lặp L= 100km. Từ năm 1995-2000 hệ thống thông tin quang thương mại thứ 4 được đưa vào sử dụng. Đó là hệ thống thông tin quang coherent và sử dụng công nghệ WDM kết hợp với bộ khuếch đại quang EDFA tạo nên các tuyến thông tin quang dung lượng rất lớn và tốc độ cao từ vài chục đến hàng trăm Gb/s. Có thể nói thông tin quang được bắt đầu bằng sự phát minh thành công của Laser năm 1960. Hơn nữa trong những năm 70 Laser bán dẫn có khả năng thực hiện dao động liên tục ở nhiệt độ khai thác đã được chế tạo. Tuổi thọ của nó được ước lượng khoảng hơn 100 năm. Dựa trên các công nghệ sợi quang và Laser bán dẫn giờ đây đã có thể gửi một khối lượng lớn các tín hiệu âm thanh/dữ liệu đến các địa điểm cách xa hàng 100km bằng một sợi quang có độ dày như một sợi tóc, không cần đến các bộ tái tạo. Hiện nay, các hoạt động nghiên cứu nghiêm chỉnh đang được tiến hành trong lĩnh vực được gọi là Photon học-một lĩnh vực tối quan trọng đối với tất cả các hệ thống thông tin quang, có khả năng phát hiện, xử lý, trao đổi và truyền dẫn thông tin bằng phương tiện ánh sáng. Tổng quan Cùng với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu của con người đối với thông tin ngày càng cao. Để đáp ứng được những nhu cầu đó, đòi hỏi mạng viễn thông phải có dung lượng lớn, tốc độ cao... Các mạng lưới đang dần dần bộc lộ ra những yếu điểm về tốc độ, dung lượng, băng thông... Mặt khác, mấy năm gần đây do dịch vụ thông tin phát triển nhanh chóng, để thích ứng với sự phát triển không ngừng của dung lượng truyền dẫn thông tin, thì hệ thống thông tin quang ra đời đã tự khẳng định được chính mình. Như vậy, với việc phát minh ra Laser để làm nguồn phát quang đã mở ra một thời kỳ mới có ý nghĩa rất to lớn vào năm 1960 và bằng khuyến nghị của Kao và Hockham năm 1966 về việc chế tạo ra sợi quang có độ tổn thất thấp. 4 năm sau, Kapron đã chế tạo ra được sợi quang trong suốt có độ suy hao truyền dẫn khoảng 20dB/km. Cho tới đầu những năm 1980, các hệ thống thông tin sợi quang đã được phổ biến khá rộng rãi với vùng bước sóng làm việc 1300nm và 1500nm đã cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của thông tin sợi quang trong hơn 2 thập niên qua. Ngày nay, cáp sợi quang đã tạo ra những triển vọng mới cho công nghệ truyền thông tốc độ cao cũng như việc hiện đại hóa mạng thông tin và nhu cầu kết nối thông tin. Sự kết hợp sợi quang vào bên trong dây chống sét cũng như dây dẫn đã đem lại những giải pháp tối ưu cho nhà thiết kế. Với sự gia tăng của dây chống sét và dây dẫn điện kết hợp với sợi quang không những chỉ truyền dẫn và phân phối điện mà còn đem lại những lợi ích to lớn về thông tin. Điều đó làm giảm giá thành của hệ thống và cũng chính vì những lý do trên mà cáp quang đang được ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Với giá trị suy hao này đã gần đạt được giá trị suy hao 0.14dB/km của sợi đơn mode, từ đó đã cho ta thấy hệ thống thông tin quang có các đặc điểm nổi bật hơn hệ thống cáp kim loại là: (Suy hao truyền dẫn rất nhỏ. (Băng tần truyền dẫn rất lớn. (Không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ. (Có tính bảo mật tốt. (Có kích thước và trọng tải nhỏ. (Sợi có tính cách điện tốt và được chế tạo từ vật liệu có sẵn. Với các ưu điểm trên mà các hệ thống thông tin quang được áp dụng rộng rãi trên mạng lưới. Chúng có thể được xây dựng làm các tuyến đường trục, trung kế, liên tỉnh, thuê bao kéo dài cho tới cả việc truy nhập vào mạng thuê bao linh hoạt và đáp ứng được mọi môi trường lắp đặt từ trong nhà, trong các cấu hình thiết bị cho tới các hệ thống truyền dẫn xuyên lục địa, vượt đại dương...Các hệ thống thông tin quang cũng rất phù hợp cho các hệ thống truyền dẫn số không loại trừ tín hiệu dưới dạng ghép kênh nào, các tiêu chuẩn Bắc Mỹ, Châu Âu hay Nhật Bản. Hệ thống truyền dẫn quang Tín hiệu điện từ các thiết bị đầu cuối như: điện thoại, điện báo, fax số liệu... sau khi được mã hóa sẽ đưa đến thiết bị phát quang. Tại đây, tín hiệu điện sẽ được chuyển đổi sang tín hiệu quang. Tín hiệu trong suốt quá trình truyền đi trong sợi quang thì sẽ bị suy hao do đó trên đường truyền người ta đặt các trạm lặp có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu trên đường truyền để bù đắp sự suy hao ánh sáng truyền trên sợi quang dài với tuyến thông tin có cự ly lớn nhằm khôi phục lại tín hiệu quang ban đầu để tiếp tục truyền đi. Khi đến thiết bị thu quang thì tín hiệu quang sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện, khôi phục lại tín hiệu ban đầu để đưa đến thiết bị đầu cuối. Hình 1.1 : Sơ đồ khối một hệ thống thông tin quang sợi điển hình Hiện nay, các hệ thống thông tin quang đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới, chúng đáp ứng được cả các tín hiệu tương tự cũng như tín hiệu số, chúng cho phép truyền dẫn tất cả các tín hiệu dịch vụ băng hẹp và băng rộng, đáp ứng đầy đủ mọi yêu cầu của mạng số hóa đa dịch vụ (ISDN). Số lượng cáp quang được lắp đặt trên thế giới với số lượng ngày càng lớn, ở mọi tốc độ truyền dẫn và ở mọi cự ly. Nhiều nước lấy môi trường truyền dẫn cáp quang là môi trường truyền dẫn chính trong mạng lưới viễn thông của họ. ( Xu hướng phát triển của EDFA ( Bộ khuếch đại quang sợi phản xạ đơn hướng và hai hướng Để đa dạng hoá việc ứng dụng, từ các modul tiêu chuẩn đơn hướng và song hướng, trong thời gian tới sẽ có một số dạng cấu hình cải tiến với các modul khác nhau. Trước hết phải kể đến modul phản xạ đơn hướng và song hướng. Trong các EDFA phản xạ, một thiết bị được đặt tại đầu ra của EDFA đề phản xạ ánh sáng bơm và tín hiệu ánh sáng bơm và tín hiệu đi qua EDFA hai lần sẽ cho bộ khuếch đại thực tăng lên. Các EDFA hai hướng so với EDFA bơm tiêu chuẩn ở hình vẽ sẽ minh hoạ cho ánh sáng bơm được trong EDFA nhờ một guơng lưỡng sắc. Cấu hình này có thể cho ra được khuếch đại tín hiệu tăng cao gần như gấp hai lần so với cấu hình chuẩn do có sự khuếch đại kép ở EDFA phản xạ. Hiện tại và tương lai, các cấu hình EDFA hai hướng sẽ được ứng dụng nhiều và cho ra các ưu điểm hơn so với cấu hình phản xạ. Các tín hiệu quang ở đầu vào cả hai đầu EDFA vì vậy cấu hình này gọi là cấu hình tín hiệu hai hướng.Tuy nhiên cấu trúc này dẫn đến giá thành đắt khi phải sử dụng nguồn công suất bão hoà rất cao. ( Tự động điều chỉnh khuếch đại và công suất Trong các hệ thống khuếch đại quang, các đáp ứng phi tuyến của EDFA đối với tín hiệu đầu vào lớn sẽ dẫn đến sự biến đổi công suất ngoài ý muốn, và điều này làm suy giảm tỉ lệ lỗi bit BER của hệ thống. Trong các hệ thống sử dụng nhiều bộ khuếch đại quang mắc chuỗi, ảnh hưởng của bão hoà khuếch đại tại bất kì trạng thái EDFA nào cũng đặc biệt có hại vì các chuỗi được thiết kế để hoạt động tại mức thông suốt tín hiệu một cách chính xác. Trong các hệ thống thông tin quang sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng WDM, công suất tổng từ sự xếp chồng của vài kênh quang có thể thay đổi một cách ngẫu nhiên theo thời gian. Điều này gây ra trôi công suất tín hiệu và sự tự điều chế trong kênh tần số thấp ngoài ý muốn. Như vậy, thực hiện việc điều chỉnh khuếch đại là cần thiết và giải pháp cho các vấn đề nêu trên là sự điều chỉnh khuếch đại AGC. Cũng tương tự như thế với hệ thống yêu cầu công suất tín hiệu đầu ra không đổi, yêu cầu giảm dao động công suất đầu ra, sử dụng APC. ( Cân bằng và làm phẳng phổ khuếch đại Cân bằng phổ khuếch đại là rất quan trọng đối với hệ thống ghép kênh WDM kết hợp EDFA. Như ta đã biết, băng tần khuếch đại là không đồng dạng về phổ và thể hiện một vài gợn sóng, sự khác nhau về độ khuếch đại là xảy ra tại các kênh quang có khoảng cách bước sóng lớn. Trong chuỗi các bộ khuếch đại quang, ngay cả sự khác nhau như về phổ khuếch đại cũng có thể dẫn đến sự khác biệt lớn về công suất tín hiệu thu được, điều này gây ra sự khác nhau lớn về BER giữa các tín hiệu thu được tới mức không thể chấp nhận được. Cân bằng khuếch đại nghĩa là làm cho khuếch đại đồng đều ở các kênh quang riêng rẽ. Làm ph ẳng khuếch đại nghĩa là tạo ra được băng tần phổ khuếch đại đồng đều ở các kênh quang riêng rẽ. Như vậy, khi ở trường hợp ứng dụng hai kênh, cân bằng khuếch đại có thể được thực hiện nhờ biện pháp đơn giản như sau: khi có độ dài đã cho của EDFA, công suất bơm có thể được chọn để các bộ khuếch đại trong các vùng đỉnh và vai gồm các bước sóng 1580nm và 1540nm là chính xác bằng nhau, vì sự khác biệt là do ảnh hưởng của sự tái hấp thụ tín hiệu ở bước sóng ngắn. Một cách cân bằng khuếch đại khác là đặt các kênh quang tại các bước sóng mà nó cho ra các độ khuếch đại bằng nhau ở điều kiện bơm lớn nhất. ( Cấu trúc cải tiến đặc tính khác Để cải thiện đặc tính của EDFA, một số cấu trúc biến đổi có sự thay đổi chút ít về cấu hình EDFA. + Trong cấu hình này, đầu tiên là cấu hình thay đổi độ dài EDF để thu được độ khuếch đại cao hơn. + Thứ hai là tách độ dài EDF thành hai phần bằng bộ cách ly + Phương pháp thứ ba để tăng độ khuếch đại của EDFA là đặt thêm vào độ dài EDF một bộ lọc quang băng thông hẹp. Với bộ khuếch đại EDFA tham số quan trọng nhất là độ dài của sợi pha tạp Erbium EDF. Độ khuếch đại và hình ảnh nhiễu của EDFA đều bị ảnh hưởng từ độ dài sợi EDF rồi sau đó là cấu hình bơm. Để thiết kế được một bộ EDFA có hiệu quả cao nhất cần tối ưu hóa độ dài EDF. Ưu - Nhược điểm của thông tin quang Ưu điểm: ( Suy hao thấp ( Dải thông rộng ( Trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ ( Hoàn toàn cách điện ( Không bị can nhiễu của trường điện từ ( Xuyên âm giữa các sợi quang không đáng kể ( Tính bảo mật cao ( Vật liệu chế tạo có nhiều trong tự nhiên Nhược điểm: ( Nối cáp khó khăn, dây cáp dẫn càng thẳng càng tốt ( Chi phí hàn nối và các thiết bị đầu cuối cao hơn so với cáp đồng ( Thiết bị dù tốt đến đâu thì cũng xảy ra lỗi và để khắc phục nó là cả vấn đề ( nhiều người làm, máy móc hiện đại….) ( Khó có thể lắp đặt theo những đường gấp khúc ( Không thể sử dụng tại vùng bị chiếu xạ CHƯƠNG II: SỢI QUANG VÀ CÁP QUANG 2.1 Sợi quang 2.1.1 Đặc tính của ánh sáng Nguyên lý truyền dẫn sóng ánh sáng trong sợi quang dựa trên hiện tượng khúc xạ trong lõi sợi và phản xạ toàn phần sóng ánh sáng trên bề mặt phân chia giữa lớp lõi và võ của sợi quang. Để hiểu được sự lan truyền của ánh sáng trong sợi quang thì trước hết ta phải tìm hiểu đặc tính của ánh sáng. Sự truyền thẳng, khúc xạ, phản xạ là các đặc tính cơ bản của ánh sáng (được trình bày ở hình 2.1 dưới đây). Như ta đã biết, ánh sáng truyền thẳng trong môi trường chiết suất khúc xạ đồng nhất. Còn hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng có thể xem xét trong trường hợp có hai môi trường khác nhau về chỉ số chiết suất, các tia sáng được truyền từ môi trường có chỉ số chiết suất lớn vào môi trường có chỉ số chiết suất nhỏ thì sẽ thay đổi hướng truyền của chúng tại ranh giới phân cách giữa hai môi trường. Các tia sáng khi qua vùng ranh giới này bị đổi hướng nhưng vẫn tiếp tục đi vào môi trường chiết suất mới thì đó gọi là tia khúc xạ còn ngược lại, nếu tia sáng nào đi trở về lại môi trường ban đầu thì gọi là tia phản xạ. Theo định luật Snell ta có quan hệ: n1Sin
1=n2Sin
2 với
1 là góc tới và là
2 là góc khúc xạ Hình 2.1: Mô tả hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng 2.1.2 Cấu tạo Sợi quang có cấu tạo dạng hình trụ, gồm 2 lớp chính từ các chất điện môi đồng tâm nhau. Lớp trong gọi là lớp lõi (core) và lớp ngoài là lớp vỏ (clading). Ngoài ra còn có lớp bảo vệ và vỏ bọc bên ngoài. Chất điện môi chế tạo sợi quang phổ biến là thủy tinh thạch anh (Sio) hoặc chất dẻo tổng hợp. Sợi quang từ thủy tinh thạch anh có tiêu hao thấp và đường kính nhỏ, giá thành cao, còn sợi quang từ chất dẻo có đường kính lớn hơn và tiêu hao lớn hơn, giá thành thấp. 2.1.3 Phân loại Sợi quang được phân loại theo nhiều cách khác nhau như: Bảng tham số của cáp quang + Bảng 2.1: Cho các tham số của cáp băng dẹt Thông số  Vỏ kim loại  Vỏ chất dẻo    4÷100 sợi  104÷200 sợi  4÷100 sợi  104÷100 sợi   Đường kính(mm)  14  19  17  19   Trọng lượng(kg/km)  180  380  200  280   Lực kéo (N)  2000  3700  2000  2900   Bán kính cong cho phép(mm)  140  190  170  230   + Bảng 2.2: Cho các tham số của cáp lõi có khe răng lược Thông số  Vỏ kim loại  Vỏ chất dẻo    2÷32 sợi  34÷48 sợi  2÷32 sợi  34÷48 sợi   Đường kính(mm)  12  15  12  13   Trọng lượng(kg/km)  150  260  110  170   Lực kéo (N)  1900  4800  1200  2000   Bán kính cong cho phép(mm)  120  150  150  230   + Bảng 2.3:Cho tham số của cáp sợi thả lỏng trong ống Thông số  Vỏ kim loại  Vỏ chất dẻo    2÷48 sợi  50÷96 sợi  2÷48 sợi  50÷96 sợi   Đường kính(mm)  14  18  14  18   Trọng lượng(kg/km)  200  270  190  210   Lực kéo (N)  2000  2000  2000  2000   Bán kính cong cho phép(mm)  140  180  140  180   +Bảng 2.4: Cho các tham số của cáp treo trên cột Thông số  Vỏ kim loại  Vỏ chất dẻo    2÷32 sợi  34÷48 sợi  2÷32 sợi  34÷48 sợi   Đường kính(mm)  14/24  18/28  12/22  15/25   Trọng lượng(kg/km)  400  470  350  460   Lực kéo (N)  11000  11000  7500  7500   Bán kính cong cho phép(mm)  140  180  120  150   2.2 Đặc tính truyền dẫn của sợi quang Sợi quang có hai đặc tính truyền dẫn là suy hao và tán sắc 2.2.1 Đặc tính suy hao Sóng ánh sáng khi truyền dọc theo sợi quang bị suy giảm cường độ theo chiều dài sợi. Đó là đặc tính vật lý vốn có của sợi quang gọi là sự suy hao. Nếu gọi L (km) là chiều dài sợi quang, Pv là công suất quang tại đầu sợi và Pra là công suất quang tại cuối sợi thì lượng suy hao của ánh sáng trên đoạn sợi tính theo đơn vị dB có dạng là :
Nếu gọi ỏ (dB/km) là hệ số suy hao riêng của sợi thì ta có biểu thức :
Sự suy hao của sợi quang bao gồm các dạng chính như sau : suy hao do hấp thụ, suy hao do tán xạ và bức xạ, suy hao do kết nối. + Suy hao do hấp thụ là do sự hấp thụ của vật liệu chế tạo sợi với ánh sáng truyền qua nó. Đó là bản chất vật lý của cấu tạo phân tử và nguyên tử của vật liệu sợi. Suy hao do hấp thụ bao gồm sự hấp thụ hồng ngoại và tử ngoại của vật liệu, hấp thụ của các Ion OH còn sót lại trong quá trình chế tạo sợi. Suy hao do hấp thụ của các Ion OH có các đỉnh cực đại tại các bước sóng λ = 0,94;1,22 và 1,38 μm. Suy hao do hấp thụ hồng ngoại sẽ lớn tại vùng bước sóng λ >= 10 μm, suy hao do hấp thụ tử ngoại sẽ lớn tại vùng bước sóng λ < 0,1 μm. + Suy hao do tán xạ và bức xạ : Khi ánh sáng truyền trong lõi sợi quang, gặp các chỗ bất đồng nhất về chiết suất trong sợi có kích thước lớn sấp xỉ bước sóng sẽ bị tán xạ ra mọi phía và được gọi là tán xạ Rơlay dẫn đến suy hao. Tán xạ này có hệ số suy hao tỷ lệ nghịch với λ4. Nên suy hao do tán xạ Rơlay sẽ giảm nhanh trong vùng bước sóng ở > 1 μm. Ánh sáng truyền trong sợi còn bị suy hao do bức xạ ra ngoài vùng vỏ khi sợi bị uốn cong quá mức. Tại các chỗ uốn cong, điều kiện phản xạ toàn phần không thực hiện được, nên một lượng nhỏ ánh sáng từ lõi sợi khúc xạ ra vùng vỏ và gây nên suy hao do bức xạ. Vì vậy để giảm loại suy hao này các nhà chế tạo sợi quang đều quy định bán kính uốn cong cực đại cho phép theo tiêu chuẩn là Rc cho từng loại sợi. + Suy hao do kết nối : bao gồm suy hao do hàn nối sợi và suy hao do đấu nối dùng Colectơ. Suy hao tại mỗi mối hàn quy định không vượt 0,1 dB/mối, và suy hao tại mỗi Colectơ không vượt 1 dB/ c. Vì các suy hao của sợi quang phụ thuộc vào bước sóng làm việc, nên suy hao tổng hợp của sợi được biểu thị là hàm của bước sóng gọi là phổ suy hao của sợi quang. 2.2.2 Đặc tính tán sắc + Sự tán sắc của sợi quang : khi xung quang truyền dọc sợi ngoài bị suy hao còn bị mở rộng độ rộng xung, hiện tượng trên gọi là sự tán sắc ánh sáng trong sợi quang. Độ tán sắc trên một đơn vị độ dài sợi là : Sự tán sắc của sợi quang dẫn đến phát sinh sự chồng lấn của các xung lân cận lên nhau khi truyền ở tốc độ bít cao và cự ly dài gọi là sự giao thoa giữa các ký hiệu ISI (inter symbol interference), gây ra lỗi ở máy thu, do đó hạn chế cự ly và tốc độ bit truyền trong sợi. Có các dạng tán sắc của sợi quang nh sau : tán sắc mode, tán sắc vật liệu, tán sắc ống dẫn sóng. +Tán sắc mode : Tán sắc mode chỉ sảy ra trong sợi đa mode. Tán sắc mode là do sự khác nhau về thời gian truyền dọc sợi quang của các mode khác nhau. Mỗi mode là một tia sóng sẽ truyền theo các đường khác nhau trong sợi, mặc dù các mode truyền đi đồng thời ở lối vào sợi, nhưng ở cuối sợi các mode lại đến tại những thời điểm khác nhau do đi trên những khoảng cách khác nhau, còn được gọi là sự trễ mode. Tán sắc mode dẫn đến làm giãn rộng xung quang. Tán sắc mode thể hiện ở sợi MM-SI mạnh hơn so với ở sợi MM-GI. Để đặc trưng cho sự tán sắc, ta đưa vào đại lượng gọi là hệ số tán sắc tính trên một đơn vị độ dài sợi, ký hiệu là D. Dùng lý thuyết quang hình ta tính đợc hệ số tán sắc mode theo biểu thức sau : Trong sợi MM-SI :
(2.5) Trong sợi MM-GI :
(2.6) Ở đây C là vận tốc ánh sáng trong chân không. Tán sắc mode không phụ thuộc vào độ rộng phổ của nguồn phát, nó là trội nhất trong các loại tán sắc của sợi quang. +Tán sắc vật liệu : Đó là sự phụ thuộc của vận tốc truyền của các mode sóng trong sợi quang vào bước sóng làm việc λ. Nguyên nhân của hiện tượng này là do chiết suất của vật liệu chế tạo lõi sợi là hàm của bước sóng. Ta tính được hệ số tán sắc vật liệu theo biểu thức sau :
(2.7) Trong sợi đa mode, hệ số tán sắc vật liệu là khá nhỏ so với tán sắc mode nên có thể bỏ qua, nhưng trong sợi đơn mode thì lại là dạng tán sắc trội nhất.Từ đồ thị của chiết suất ta thấy tại bước sóng λ= 1,27 μm đường chiết suất nhóm có độ dốc bằng không, nên tại bước sóng này hệ số tán sắc vật liệu bằng không. +Tán sắc ống dẫn sóng (tán sắc đường truyền):là sự phụ thuộc của hằng số truyền của mode súng vào bán kính lõi sợi a và bước sóng làm việc theo hàm số dạng. Tán sắc này cũng dẫn tới làm giãn độ rộng xung quang truyền dọc sợi. Tán sắc ống dẫn súng trong sợi đa mode là khá nhỏ có thể bỏ qua. Trong sợi đơn mode, tại vùng bước súng λ < 1μm nó cũng nhỏ so với tán sắc vật liệu và có thể bỏ qua.
(2.8) Song tại vùng bước sóng gần