Dispersión cromática es el término dado al fenómeno por el cual diferentes componentes espectrales de un pulso viajan a diferentes velocidades. Para entender el efecto de la dispersión cromática, debemos entender el significado de la constante de propagación β. Limitaremos nuestra discusión a la fibra monomodo, ya que en el caso de la fibra multimodo, los efectos de la dispersión intermodal generalmente eclipsan los de la dispersión cromática. Así que la constante de propagación β en nuestras discusiones será la asociada con el modo fundamental de la fibra.
La dispersión cromática surge por dos razones.
- La primera razón es que el índice de refracción de la sílice, el material utilizado para fabricar fibra óptica, depende de la frecuencia. Por lo tanto, diferentes componentes de frecuencia viajan a diferentes velocidades en sílice. Este componente de la dispersión cromática se denomina dispersión de materiales.
- Aunque la dispersión de material es el componente principal de la dispersión cromática para la mayoría de las fibras, hay un segundo componente, llamado dispersión de guía de onda.
Para entender el origen físico de la dispersión de la guía de onda, necesitamos saber que la energía de luz de un modo se propaga en parte en el núcleo y en parte en el revestimiento. También que el índice efectivo de un modo se encuentra entre los índices de refracción del revestimiento y el núcleo. El valor real del índice efectivo entre estos dos límites depende de la proporción de potencia contenida en el revestimiento y el núcleo. Si la mayor parte de la potencia está contenida en el núcleo, el índice efectivo está más cerca del índice de refracción del núcleo; si la mayor parte se propaga en el revestimiento, el índice efectivo está más cerca del índice de refracción del revestimiento.
La distribución de potencia de un modo entre el núcleo y el revestimiento de la fibra es en sí misma una función de la longitud de onda. Con mayor precisión, cuanto más larga sea la longitud de onda, más potencia tendrá el revestimiento. Por lo tanto, incluso en ausencia de dispersión de material, de modo que los índices de refracción del núcleo y el revestimiento sean independientes de la longitud de onda, si la longitud de onda cambia, esta distribución de potencia cambia, causando que cambie el índice efectivo o la constante de propagación β del modo. Esta es la explicación física de la dispersión de la guía de onda.