光纤中传输的光信号具有一定的频谱宽度,也就是说光信号具有许多不同的频率成分。同时,在多模光纤中,光信号还可能由若干个模式叠加而成,也就是说上述每一个频率成份还可能由若干个模式分量来构成。
光纤的色散主要有材料色散、波导色散、偏振模色散和模间色散四种。其中,模间色散是多模光纤所特有的。
这四种色散作用还相互影响,由于材料折射率n是波长λ(或频率w)的非线性函数,d2n/d2λ≠0,于是不同频率的光波传输的群速度不同,所导致的色散成为材料色散。
由于导引模的传播常数β是波长λ(或频率w)的非线性函数,使得该导引模的群速度随着光波长的变化而变化,所产生的色散成为波导色散(或结构色散)。
偏振模色散指光纤中偏振色散,简称 PMD(polarization modedispersion),它是由于实际的光纤中基模含有两个相互垂直的偏振模,沿光纤传播过程中,由于光纤难免受到外部的作用,如温度和压力等因素变化或扰动,使得两模式发生耦合,并且它们的传播速度也不尽相同,从而导致光脉冲展宽,引起信号失真。
不同的导引模的群速度不同引起的色散成为模间色散,模间色散只存在与多模光纤中。
色散限制了光纤的带宽—距离乘积值。色散越大,光纤中的带宽—距离乘积越小,在传输距离一定(距离由光纤衰减确定)时,带宽就越小,带宽的大小决定传输信息容量的大小。