光纤损耗
本部分介绍光纤传输特性中的损耗
参数
光纤损耗是由于光纤对光波的衰减作用，光波在传输过程中功率随着距离的增加而不断下降的一种物理现象。
衡量光纤损耗的参数称为衰减系数或损耗系数，定义为单位长度光纤引起光功率衰减，其表达式为：
式中，α(λ) 达为在波长 λ 处的衰减系数，Pi为输入光纤的光功率，Po为光纤输出的光功率，L 为光纤的长度。
损耗分类
引起光纤损耗的因素主要有吸收损耗、散射损耗和其他损耗。这些损耗又可以归纳为本征损耗、制造损耗和附加损耗等。
本征损耗
本征损耗是指光纤材料固有的一种损耗，是无法避免的，决定了光纤的损耗极限。石英光纤的本征损耗包含本征吸收和本征散射。
本征吸收包含红外吸收和紫外吸收，是材料本身固有的吸收。红外吸收由分子振动引起，在 1500 纳米到 1700 纳米波长区对光纤通信有影响。紫外吸收是由电子跃迁引起的，它在 700 纳米到 1100 纳米波长区对光纤通信有影响。
本征散射主要指瑞利散射，由于光纤折射率在微观上随机起伏引发。这种不均匀性使光波产生散射。瑞利散射在 600 纳米到 1600 纳米波段对光纤通信产生影响，按照 1 / λ4 的比例产生损耗，因此波长越长处的损耗越小。
制造损耗
制造损耗是在制造光纤的工艺过程中产生的，主要有两个原因：
第一，光纤中不纯成分的吸收、杂质吸收；
第二，光纤结构缺陷导致的波导散射。
杂质吸收影响较大的是过渡金属离子和氢氧根离子导致的损耗。其中氢氧根离子影响较大，吸收峰位于 950 纳米、1240 纳米和1390 纳米，对光纤通信系统影响较大，其中 1390 纳米处的吸收峰最强。随着光纤制造工艺的日趋完善，过渡金属离子的影响已不显著，最好的工艺可以使氢氧根离子在 1390 纳米处的损耗降低至 0.04 dB/km，甚至可以小到可忽略不计。
波导散射损耗是指光纤结构不完善带来的散射损耗，它是由于波导尺寸、结构上的不均匀以及表面畸变或粗糙引起模式转换或模式耦合引起的。
附加损耗
附加损耗是指光纤成缆之后出现的损耗，主要由于受到弯曲或微弯时，光会产生泄漏现象造成损耗。
弯曲损耗是由于导模转化为辐射模引起的，因此也称为辐射损耗。曲率半径越小，弯曲损耗越大。不同光纤的弯曲损耗不一样，一般认为曲率半径大于十厘米时，弯曲损耗可以忽略不计。微弯损耗对于单模光纤来说，是由于主模功率向其他模式耦合而损耗了主模功率，它是随机性的，需要用统计方法来分析。
除了以上三类损耗外，在光纤使用中还会存在连接损耗和耦合损耗。
如果光纤中入射光功率超过某个阈值时，还会出现由非线性效应带来的受激拉曼散射和受激布里渊散射损耗。
除了本征损耗不可避免外，其他损耗大都可以通过对光纤和光缆的精心设计和精心制造而减小到可以忽略的程度。
损耗因素分类
从损耗因素角度来分类的话，
吸收损耗包括红外吸收、紫外吸收和杂质吸收引起的损耗，
散射损耗包括瑞利散射、波导散射、强光场下的受激拉曼散射和受激布里渊散射引起的损耗，
其他损耗包含弯曲损耗、微弯损耗、连接损耗和耦合损耗等。
损耗特性曲线
图中所示即为石英光纤的损耗谱示意图。从图中可以看到三个损耗窗口，即三个低损耗谷，它们分别是 850 纳米波段、1310 纳米波段和 1550 纳米波段。
850 纳米波段也称为光纤通信的短波长窗口，它是最早开发的窗口，因为首先研制成功的激光器发射波长刚好在这一区域。后来人们发现长波长窗口，1310 纳米的波段和 1550 纳米波段损耗更低，因此长波长通信得到了迅速的发展。
国际电联 ITU-T 根据光纤低损耗波段范围，将 1260nm - 1675nm 分为 O、E、S、C、L、U 六个波段。
O波段(1260-1360nm)、
E波段(1360-1460nm)、
S波段(1460-1530nm)、
C波段(1530-1565nm)、
L波段(1565-1625nm)、
U波段(1625-1675nm)
每个波段损耗不同，适合于不同距离和容量的需求。实际系统一般采用每隔一段距离接入光放大器的方式来补偿损耗带来的功率下降。C和L波段损耗最低，也是EDFA的工作波段，因此被用作长距离光纤通信系统的常用波段。