پاشندگی در فیبر

پراکندگی در فیبر نوری زمانی رخ می‌دهد که یک پالس نوری از درون یک فیبر نوری حرکت می‌کند و توان آن در زمان دستخوش پراکندگی می‌شود در نتیجه پالس در بازهٔ زمانی پهن‌تری منتشر می‌شود.

پنج منبع اصلی پراکندگی در فیبر عبارتند از:

 پراکندگی حالتی: در فیبرهای مولتی مد به خاطر سرعت گروه متفاوت برای مدهای مختلف اتفاق می‌افتد. یک پالس تک زمانی که وارد فیبر می‌شود به m مد تقسیم می‌شود که هر کدام با سرعت گروه خاصی حرکت می‌کنند و در زمان t=l/v   طول فیبر را طی می‌کنند. اگر v۱و v۲ بیشترین و کمترین سرعت‌ها باشند پالس رسیده با پهنای t=l/v۱ -l/v۲ منتشر خواهد بود. پراکندگی مدی در فیبرهایی که ضریب شکست مغزی فیبر متغیری دارند نسبت به فیبرهایی که دارای ضریب شکست مغزی ثابت هستند کمتر است.
 پراکندگی متریال: شیشه‌ها مواد پراکنده هستند یعنی ضریب شکست آنها تابع طول‌موج می‌باشد. یک پالس اپتیکی که از درون یک محیط پراکنده با ضریب شکست n حرکت می‌کند دارای یک سرعت گروه v=c/N است که N=n-ƛdn/dƛ می‌باشد. از انجایی که پالس تشکیل شده از طول‌موج‌های متفاوت، پس هرکدام دارای سرعت گره متفاوت خواهند بود. میزان پهن شدگی زمانی با طول فیبر رابطه مستقیم دارد.
 پراکندگی موجبر: سرعت گروه مدها در موجبر به طول موج وابسته می باشد حتی اگر پراکندگی ماده در محیط نباشد. به این پراکندگی، پراکندگی موجبری می‌گویند. این وابستگی نتیجه وابستگی توزیع میدان درون فیبر به نسبت شعاع مغزی به طول  موج است. نسبت توان در مغزی و غلاف به طول موج وابسته است. از انجایی که سرعت فاز در مغزی و غلاف متفاوت است، سرعت گروه هر مد تغییر می‌کند. پراکندگی موجبری در فیبر تک مد چون پراکندگی موجود نیست  بسیار حائز اهمیت است.
 پراکندگی قطبی پولاریزیشن: مدهای فضایی یک فیبر اپتیکی دارای دو مد پولاریزیشن است. اگر فیبر به‌طور کامل نسبت به محورش تقارن دایره‌ای داشته باشد و ماده هم به‌طور کامل ایزوتروپیک باشد دو مد پولاریزیشن یکسان بوده و دارای سرعت یکسان می‌باشند. هرچند که مواد در شرایط واقعی اندکی دارای خصوصیات دو شکستی می‌باشند. این مسئله سبب می‌شود که اندکی تغییر در ضریب شکست دو مد پلاریزیشن ایجاد شود.
 پراکندگی غیر خطی: زمانی شدت نور در درون مغزی فیبر به اندازه کافی شدید شود از انجایی که ضریب شکست به شدت نور وابسته می‌شود ماده رفتار غیر خطی از خود نشان می‌دهد. چون فاز به ضریب شکست وابسته است پس برای یک پالس نوری فرکانس مربوط به شدت بالا نسبت به شدت پایین دچار اختلاف فاز خواهند شد. در موادی به نام سالیتون این پراکندگی می‌تواند پراکندگی مدی را جبران کند.

منابع 

 Fundamentals of Photonics
 P. Russell, Photonic Crystal Fibers, Science
 پراکندگی در فیبر نوری
 پراکندگی رنگی در فیبر نوری

نورشناسی
فوتونیک