光纖的模式噪聲是發(fā)生在多模光纖中的光功率隨機(jī)變化。如果光源是高度相干的(也就是說(shuō)，采用高質(zhì)量的激光器)，光纖中的模式將會(huì)相互干涉，形成一個(gè)亮暗相間的光斑圖。在模式產(chǎn)生相長(zhǎng)干涉(模場(chǎng)同相相加)的地方會(huì)出現(xiàn)亮點(diǎn)，反之，模式產(chǎn)生相消干涉(模場(chǎng)反相相加)的地方會(huì)出現(xiàn)暗點(diǎn)。
對(duì)于非相干光源(比如用LED)，由于其線(xiàn)寬較寬，所以不會(huì)形成類(lèi)似的光斑圖。為了說(shuō)明這個(gè)結(jié)論，可以考慮一個(gè)非相干光譜，其中包含一系列相隔很近的波長(zhǎng)。每一個(gè)波長(zhǎng)都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)略微不同的光斑圖。在某個(gè)位置上一些光斑圖為暗點(diǎn)，另一些則可能為亮點(diǎn)。由于不同波長(zhǎng)的波相互之間不會(huì)產(chǎn)生干涉，所以總的光斑圖是各個(gè)獨(dú)立光斑強(qiáng)度上的疊加。因此，最終的圖樣在光纖的橫截面上是近似均衡的(可能呈緩慢變化)。
單模光纖中沒(méi)有這樣的光斑。因?yàn)檫@種光斑代表的是兩個(gè)或多個(gè)模場(chǎng)之間的干涉，所以要出現(xiàn)光斑必須有一個(gè)以上的模式。
光斑本身并不具煩擾性，但是需要考慮光源的輸出波長(zhǎng)改變時(shí)(例如溫度變化或調(diào)制所引起的啁啾。此時(shí)，由于干涉圖樣的形狀嚴(yán)格依賴(lài)于波長(zhǎng)，所以圖樣會(huì)隨波長(zhǎng)的改變而發(fā)生變化，亮點(diǎn)和暗點(diǎn)將會(huì)移動(dòng)到新的位置上。另外，如果光纖有物理上的位移，則會(huì)改變?cè)S多模式的傳播路徑(以及相對(duì)路徑)，也會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似的干涉圖樣改變。連續(xù)隨機(jī)的溫度變化或者物理位移(例如振動(dòng))會(huì)造成光斑連續(xù)隨機(jī)地改變。即使這樣的影響，對(duì)于一個(gè)理想的光纖系統(tǒng)也不是有害的。放置在光纖末端的光檢測(cè)器很容易收集光纖中所有的光功率，而不必考慮照射光的特殊圖樣。然而，對(duì)于一個(gè)非理想的光纖鏈路，其中元件的損耗是有選擇性的。也就是說(shuō)，其損耗值與照射光的圖樣有關(guān)。大多數(shù)連接器都有這樣的特性。例如，如果一個(gè)連接器中的光纖有些橫向?qū)?zhǔn)差錯(cuò)，則其損耗會(huì)有模式選擇性。不同的光斑圖樣對(duì)應(yīng)不同的光功率耦合效率，因?yàn)槟骋粋�(gè)圖樣在兩個(gè)纖芯重疊部分集中的光功率可能比另一個(gè)圖樣更多。隨著圖樣的變化，一些斑點(diǎn)將移出(或移人)重疊區(qū)域。隨機(jī)變化的圖樣將會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)變化的連接損耗，從而引起接收功率的隨機(jī)變化，這就是模式噪聲。
將模式噪聲降到最小，在理論上很簡(jiǎn)單�？梢允褂脝文９饫w，或低損耗的連接器，或低相干性的光源。使用單模光纖和低損耗連接器都會(huì)增加系統(tǒng)的成本，而使用低相干性的光源會(huì)增加材料色散導(dǎo)致的散脈沖展寬，從而降低光纖的數(shù)據(jù)傳輸能力。
用一句結(jié)論性的話(huà)說(shuō)，在多模光纖系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須考慮模式噪聲。但我們必須意識(shí)到，從理論上很難預(yù)知模式噪聲的大小，因?yàn)橥ǔ２恢肋B接器失準(zhǔn)的程度和光源波長(zhǎng)的變化。模式噪聲必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法估算。
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