La dispersión modal es un mecanismo de distorsión que ocurre en fibras multimodo y otras guías de ondas , en el que la señal se propaga en el tiempo porque la velocidad de propagación de la señal óptica no es la misma para todos los modos . Otros nombres para este fenómeno incluyen distorsión multimodo , dispersión multimodo , distorsión modal , distorsión intermodal , dispersión intermodal y distorsión de retardo intermodal . [1] [2]
En la analogía de la óptica de rayos , la dispersión modal en una fibra óptica de índice escalonado se puede comparar con la propagación por trayectos múltiples de una señal de radio . Los rayos de luz ingresan a la fibra con diferentes ángulos con respecto al eje de la fibra , hasta el ángulo de aceptación de la fibra . Los rayos que entran con un ángulo menor viajan por una trayectoria más directa y llegan antes que los rayos que ingresan con un ángulo más pronunciado (que se reflejan muchas más veces fuera de los límites del núcleo a medida que recorren la longitud de la fibra). La llegada de diferentes componentes de la señal en diferentes momentos distorsiona la forma. [3]
La dispersión modal limita el ancho de banda de las fibras multimodo. Por ejemplo, una fibra típica de índice escalonado con un núcleo de 50 μm estaría limitada a aproximadamente 20 MHz para una longitud de un kilómetro, en otras palabras, un ancho de banda de 20 MHz·km. La dispersión modal puede reducirse considerablemente, pero nunca eliminarse por completo, mediante el uso de un núcleo que tenga un perfil de índice de refracción graduado . Sin embargo, actualmente se fabrican comúnmente fibras multimodo de índice gradual con anchos de banda superiores a 3,5 GHz·km a 850 nm para su uso en enlaces de datos de 10 Gbit/s.
La dispersión modal no debe confundirse con la dispersión cromática , una distorsión que resulta de las diferencias en la velocidad de propagación de diferentes longitudes de onda de luz. La dispersión modal se produce incluso con una fuente de luz monocromática ideal.
Un caso especial de dispersión modal es la dispersión por modo de polarización (PMD), un fenómeno de dispersión de fibras generalmente asociado con fibras monomodo. La PMD se produce cuando dos modos que normalmente viajan a la misma velocidad debido a la simetría geométrica y de tensión del núcleo de la fibra (por ejemplo, dos polarizaciones ortogonales en una guía de ondas de sección transversal circular o cuadrada), viajan a diferentes velocidades debido a imperfecciones aleatorias que rompen la simetría.
En la fibra óptica multimodo con muchas longitudes de onda propagándose, a veces es difícil identificar la longitud de onda dispersa entre todas las longitudes de onda que están presentes, si aún no hay un problema de degradación del servicio. Se puede comparar la potencia óptica actual de cada longitud de onda con los valores diseñados y buscar diferencias. Después de eso, la fibra óptica se prueba de extremo a extremo. Si no se encuentra ninguna pérdida, lo más probable es que haya dispersión con esa longitud de onda en particular. Normalmente los ingenieros empiezan probando la fibra sección por sección hasta llegar a la sección afectada; Se prueban todas las longitudes de onda y la longitud de onda afectada produce una pérdida en el extremo más alejado de la fibra. Se puede calcular fácilmente qué cantidad de fibra está afectada y reemplazar esa parte de fibra por una nueva. Sólo se requiere el reemplazo de fibra óptica cuando existe una intensa dispersión y el servicio se está viendo afectado; de lo contrario, se pueden utilizar varios métodos para compensar la dispersión.