2.2.3 光纤主要技术参数

1. 几何特性

（1）模场直径

单模光纤只传输基模LP01模，其场强随空间的分布情况被称为模场。单模光纤的基模场强不仅分布于纤芯中，还有相当部分的能量在包层中传输。单模光纤的纤芯直径为8～9μm，与工作波长1.3～1.6μm处于同一量级。

（2）模场同心度误差

模场同心度误差是指光纤模场中心与包层中心之间的距离，该参数对光纤的接头损耗有很大影响。

2. 弯曲损耗

光纤是柔软且可弯曲的，但曲率半径太小，使光的传播途径改变，光渗透到包层，向外漏掉而引起光纤弯曲损耗。

3. 衰减

衰减是光纤的一个重要传输参数，它表明光纤对光能的传输损耗，对评定光纤的质量和确定光通信系统的中继距离起着决定性作用。衰减系数指对于均匀衰耗的光纤，可以用单位长度的衰减来表示。

光纤本身损耗的原因主要有吸收损耗和散射损耗。

① 吸收损耗是指光波通过光纤的材料时，有一部分光能变成热能，从而造成光功率的损失。吸收损耗主要包括本征吸收（紫外线、红外线等）和杂质吸收（金属离子、氢氧根离子等）。

② 散射损耗是光纤的材料、形状、折射率分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光发生散射而引起的损耗。

4. 色散

色散是指光源光谱中不同波长的光在光纤中传输时的群时延差异引起的光脉冲展宽现象。单模光纤只传输一种模式，无模间色散，其色散主要由材料色散、波导色散和模式色散组成。

（1）材料色散

光纤材料本身的折射率随波长变化而变化，使信号各频率成分的群速不同而引起的色散。

（2）波导色散

光纤的几何结构、形状等方面的不完善，使光波的一部分在纤芯中传输，另一部分在包层中传输。纤芯和包层的折射率不同，会造成脉冲展宽的现象，被称为波导色散。

（3）模式色散

在多模光纤中，不同模式在同一频率下传输，由于光纤的行进轨迹不同，因此，传输同样的光纤长度需要不同的时间，即模式之间存在时延差，模式色散取决于光纤的折射率分布。

单模光纤只有主模传输，不存在模式色散。

5. 截止波长

单模光纤通常存在某一波长，当所传输的光波波长超过该波长时，光纤就只能传播一种模式（基模）的光，而在截止波长下，光纤可传输多种模式（包含高阶模）的光。

6. 数值孔径

数值孔径是多模光纤的一个重要参数，它表示多模光纤集光能力及与光源耦合困难程度，同时对连接损耗、微弯损耗、宏弯损耗、衰减、温度特性和传输带宽等都有影响。

7. 光纤的机械特性

拉力强度与静态疲劳是石英光纤的两个基本机械特性。

（1）拉力强度

光纤的拉力强度很大，大约是钢丝的2倍，是铜丝和铝丝的10倍以上。

（2）静态疲劳

即使在断裂应力下，施加于玻璃材料的应力也会产生时效性破坏，即离子化了的水分与表面产生反应，成为耦合的氢氧根。这种氢氧根耦合因施加的应力而简单地分离，于是就开始对光纤进行破坏。破坏首先使微裂纹扩大，成为更深的微裂纹，最后当施加于微裂纹的应力超过断裂应力时，光纤就会发生断裂，这种现象被称为疲劳现象。

8. G.652单模光纤的主要技术参数

光纤的结构及几何尺寸见表2.1。

光纤光学特性、温度特性及弯曲特性见表2.2。

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