2.2.3 光纖主要技術參數

1. 幾何特性

（1）模場直徑

單模光纖只傳輸基模LP01模，其場強隨空間的分布情況被稱為模場。單模光纖的基模場強不僅分布于纖芯中，還有相當部分的能量在包層中傳輸。單模光纖的纖芯直徑為8～9μm，與工作波長1.3～1.6μm處于同一量級。

（2）模場同心度誤差

模場同心度誤差是指光纖模場中心與包層中心之間的距離，該參數對光纖的接頭損耗有很大影響。

2. 彎曲損耗

光纖是柔軟且可彎曲的，但曲率半徑太小，使光的傳播途徑改變，光滲透到包層，向外漏掉而引起光纖彎曲損耗。

3. 衰減

衰減是光纖的一個重要傳輸參數，它表明光纖對光能的傳輸損耗，對評定光纖的質量和確定光通信系統的中繼距離起著決定性作用。衰減系數指對于均勻衰耗的光纖，可以用單位長度的衰減來表示。

光纖本身損耗的原因主要有吸收損耗和散射損耗。

① 吸收損耗是指光波通過光纖的材料時，有一部分光能變成熱能，從而造成光功率的損失。吸收損耗主要包括本征吸收（紫外線、紅外線等）和雜質吸收（金屬離子、氫氧根離子等）。

② 散射損耗是光纖的材料、形狀、折射率分布等的缺陷或不均勻，使光纖中傳導的光發生散射而引起的損耗。

4. 色散

色散是指光源光譜中不同波長的光在光纖中傳輸時的群時延差異引起的光脈沖展寬現象。單模光纖只傳輸一種模式，無模間色散，其色散主要由材料色散、波導色散和模式色散組成。

（1）材料色散

光纖材料本身的折射率隨波長變化而變化，使信號各頻率成分的群速不同而引起的色散。

（2）波導色散

光纖的幾何結構、形狀等方面的不完善，使光波的一部分在纖芯中傳輸，另一部分在包層中傳輸。纖芯和包層的折射率不同，會造成脈沖展寬的現象，被稱為波導色散。

（3）模式色散

在多模光纖中，不同模式在同一頻率下傳輸，由于光纖的行進軌跡不同，因此，傳輸同樣的光纖長度需要不同的時間，即模式之間存在時延差，模式色散取決于光纖的折射率分布。

單模光纖只有主模傳輸，不存在模式色散。

5. 截止波長

單模光纖通常存在某一波長，當所傳輸的光波波長超過該波長時，光纖就只能傳播一種模式（基模）的光，而在截止波長下，光纖可傳輸多種模式（包含高階模）的光。

6. 數值孔徑

數值孔徑是多模光纖的一個重要參數，它表示多模光纖集光能力及與光源耦合困難程度，同時對連接損耗、微彎損耗、宏彎損耗、衰減、溫度特性和傳輸帶寬等都有影響。

7. 光纖的機械特性

拉力強度與靜態疲勞是石英光纖的兩個基本機械特性。

（1）拉力強度

光纖的拉力強度很大，大約是鋼絲的2倍，是銅絲和鋁絲的10倍以上。

（2）靜態疲勞

即使在斷裂應力下，施加于玻璃材料的應力也會產生時效性破壞，即離子化了的水分與表面產生反應，成為耦合的氫氧根。這種氫氧根耦合因施加的應力而簡單地分離，于是就開始對光纖進行破壞。破壞首先使微裂紋擴大，成為更深的微裂紋，最后當施加于微裂紋的應力超過斷裂應力時，光纖就會發生斷裂，這種現象被稱為疲勞現象。

8. G.652單模光纖的主要技術參數

光纖的結構及幾何尺寸見表2.1。

光纖光學特性、溫度特性及彎曲特性見表2.2。

注：1. PMD（Polarization Mode Dispersion，偏振模色散）。