La dispersion chromatique est le terme donné au phénomène par lequel différentes composantes spectrales d’une impulsion se déplacent à des vitesses différentes. Pour comprendre l’effet de la dispersion chromatique, il faut comprendre la signification de la constante de propagation β. Nous limiterons notre discussion à la fibre monomode car dans le cas de la fibre multimode, les effets de la dispersion intermodale éclipsent généralement ceux de la dispersion chromatique. La constante de propagation β dans nos discussions sera donc celle associée au mode fondamental de la fibre.
La dispersion chromatique se produit pour deux raisons.
- La première raison est que l’indice de réfraction de la silice, le matériau utilisé pour fabriquer la fibre optique, dépend de la fréquence. Ainsi, différentes composantes fréquentielles se déplacent à des vitesses différentes dans la silice. Cette composante de la dispersion chromatique est appelée dispersion de matériau.
- Bien que la dispersion de matériau soit le composant principal de la dispersion chromatique pour la plupart des fibres, il existe un deuxième composant, appelé dispersion de guide d’ondes.
Pour comprendre l’origine physique de la dispersion des guides d’ondes, il faut savoir que l’énergie lumineuse d’un mode se propage en partie dans le noyau et en partie dans la gaine. Aussi que l’indice effectif d’un mode se situe entre les indices de réfraction de la gaine et du coeur. La valeur réelle de l’indice effectif entre ces deux limites dépend de la proportion de de puissance contenue dans la gaine et le coeur. Si la majeure partie de la puissance est contenue dans le noyau, l’indice effectif est plus proche de l’indice de réfraction du noyau; si la majeure partie se propage dans la gaine, l’indice effectif est plus proche de l’indice de réfraction de la gaine.
La distribution de puissance d’un mode entre le coeur et la gaine de la fibre est elle-même fonction de la longueur d’onde. Plus précisément, plus la longueur d’onde est longue, plus la gaine est puissante. Ainsi, même en l’absence de dispersion de matériau – de sorte que les indices de réfraction du coeur et de la gaine sont indépendants de la longueur d’onde – si la longueur d’onde change, cette distribution de puissance change, entraînant une modification de l’indice effectif ou constante de propagation β du mode. C’est l’explication physique de la dispersion des guides d’ondes.