光纤衰减系数公式

1再生段光衰耗、色散、光信噪比、Q值、BER值、DGD值计算说明1.1衰耗受限计算采用最坏值法设计：L=（Ps-Pr-C）/a式中：Ps：为光放大器（OAU板）单信道的最小输出功率，单位为dBm。

光功率放大器OAU单信道输出功率取为＋1dBm。

Pr：为单信道接收端的最小允许输入功率，单位为dBm。

C：所有光连接器的衰减和，每个光连接器的衰减为0.5dB。

a：为光纤损耗系数（dB/km），包含了光纤衰减、光纤熔接衰减和光纤富裕度，默认值取0.275dB/km 。

衰耗受限距离计算：对于发端配置OAU（+1dB输出）、收端配置OAU(-32dB接收)的33dB的光中继段：L=（Ps-Pr-C）/a=[1-(-32)-2×0.5]/0.275=116km注：DWDM系统是OSNR受限系统，以上数据仅表明光放大器的在此距离内是不受限的。

本次工程站间距离及衰减已经过测试，指标值标注在传输系统配置图中。

1.2色散受限距离计算DCM的补偿方法详见3.1色散容限配置部分。

1.3级联光放大器时的光信噪比OSNR计算(1)、单个放大器产生的ASE噪声功率：一个光放大器产生的自发辐射噪声功率PASEˊ为PASEˊ=2Nsp(G-1)hv·△v（mw）式中：Nsp是放大器自发辐射因子v是光中心频率h是普朗克常数G是放大器的增益(倍数)△v是光接收机的带宽(取0.1nm)。

进而可以推导出，一个光放大器产生的以dBm计的自发辐射噪声功率：PASE = -58 + NFi + Gi（dBm）(1) 其中：NFi为光放大器噪声系数（dB）；Gi为光放大器的增益（dB）。

(2)、复用通路光接收机输入端的信噪比①、系统模型包括N个级联光放大器的WDM系统模型如下图所示图中：L1、L2、… Ln-1分别是第1、2、… n-1个区段的衰减(dB)；G1、G2、… Gn分别是第1、2、… n个光放大器的增益(dB)。

②、各光放大器产生的ASE噪声功率利用已经推导出的公式，首先分别计算出每个光放大器产生的ASE噪声功率PASEi (dBm)。

实验七 光纤损耗特性（衰减系数）测量（插入法）实验七 光纤损耗特性（衰减系数）测量（插入法）一 实验目的1 了解光纤的损耗特性2 了解损耗特性的测量方法及原理二 实验原理及框图光在光纤中传播时，平均光功率沿光纤长度按照指数规律减少，即()10/100L P L P α）（）（= (7.1)其中一个重要的参数是α(λ)，它表示在波长λ处的衰减系数。

其定义为单位长度光纤引起的光功率衰减，单位是dB/km 。

当长度为L 时，()()()()km dB P L P L /0lg 10-=λα (7.2) 应用上式时，要特别注意两点：①假定光纤沿轴向是均匀的，即α与轴向位置无关。

②对多模光纤，必须达到平衡模分布。

只有满足这样的条件，测得的衰减系数才能线性相加。

插入法测试原理如下。

首先将参考系统连在注入系统和接收系统之间，测出功率P 1；然后将待测光纤连到注入系统和接收系统之间，测出功率P 2，则被测光纤段的总衰减A 由下式给出()()[]λλ21/log 10P P A = (dB) (6.12)实验平台中我们可以采用插入法测量光纤的损耗，实验框图如7.2所示：实验七光纤损耗特性（衰减系数）测量（插入法）测试步骤为：1、如图7.2(a)所示，搭建数字光发模块甲，输入方波，此时用光功率计测试S点（即光发送机的ST连接头）的输出功率P1，此值定为光纤的入射功率。

2、按图7.2(b)连接好待测光纤，将S点输出的光信号输入扰模器，经过待测光纤后，测出光功率P2，光纤的总损耗A=P2−P1（dBm），然后就可粗略的估算出每公里光纤的损耗值。

注：此实验的开设必须具备扰模器和2公里以上的光纤（需另外配置）。

七、截断法测光纤损耗
1.工作原理
光耦合进多模光纤时会激励起很多模式，各个模式所携带的光能量不同，传输时的损耗也不同，模式之间还有能量转换，只有经过一个相当长的时间以后才能达到一种相对稳定的状态，此时称为稳态模式。

对于多模光纤的测试，只有达到稳态模式分布以后才有意义。

要达到稳态分布，可以借助扰模器：采用强烈的几何振动，使多模光纤不需要很长的距离就能迅速达到稳态分布。

2.测试框图
3.计算公式
a=10/L× lg 输出功率/输入功率 (dB/KM)
a:损耗系数
测试结果
当光纤被长绕即测得衰减值为：—2.84DBM ，输出功率：0.630MW
当光纤直测得衰减值：－9.19DB ，输出功率：0.103MW
计算结果：a=10/L*lg0.630/0.130=3.254db/km 光源扰模器光功率计近端远端L 待测光纤。

光纤衰减系数
光纤衰减系数是光纤传输系统中最重要的指标之一。

它是指光纤在传输过程中发射光封装所损失的光信号能量与初始光信号能量的比值。

它代表了有关光纤传输系统的性能，通常用单位dB/km来表示。

光纤衰减系数与各种因素相关，包括发射材料、器件密度、波长、信号强度和总长度等等。

由于光纤衰减与波长有关，所以在不同波长上，光纤衰减系数也不同。

考虑到技术上的需要，现在市场上主要使用的是850nm，1300nm和1550nm等三种主流波长。

光纤衰减系数是根据不同所处位置和材料而不同的，但一般情况下，单模光纤的衰减系数大约在0.2~0.5dB/km之间，而多模光纤的衰减系数大约在3~6dB/km之间。

当然，由于纤
芯材料、夹层技术不同，光纤衰减系数也可以达到0.15dB/km以下，也可以达到10dB/km以上。

另外，光纤传输是受环境影响的，如温度、湿度等，都会影响光纤衰减系数。

因此，光纤衰减系数对光纤传输系统至关重要，它有助于了解光纤传输系统的性能，它也有助于我们正确设计和评估光纤传输系统，并采取有效的技术措施来改善系统性能。

光纤的传输特性光纤的传输特性主要包括光纤的损耗特性，色散特性和非线性效应。

光纤的损耗特性*************************************************************概念：光波在光纤中传输，随着传输距离的增加光功率逐渐下降。

衡量光纤损耗特性的参数：光纤的衰减系数〔损耗系数〕，定义为单位长度光纤引起的光功率衰减，单位为dB／km。

其表达式为：式中求得波长在λ 处的衰减系数； Pi 表示输入光纤的功率， Po 表示输出光功率， L 为光纤的长度。

（1）光纤的损耗特性曲线•μμm的损耗为0.2dB/km以下，接近了光纤损耗的理论极限。

总的损耗随波长变化的曲线，叫做光纤的损耗特性曲线—损耗谱。

•从图中可以看到三个低损耗“窗口”：850nm波段—短波长波段、1310nm波段和1550nm波段—长波长波段。

目前光纤通信系统主要工作在1310nm波段和1550nm波段上。

（2）光纤的损耗因素光纤损耗的原因主要有吸收损耗和散射损耗，还有来自光纤结构的不完善。

这些损耗又可以归纳以下几种：1、光纤的吸收损耗光纤材料和杂质对光能的吸收而引起的，把光能以热能的形式消耗于光纤中，是光纤损耗中重要的损耗。

包括：本征吸收损耗；杂质离子引起的损耗；原子缺陷吸收损耗。

2、光纤的散射损耗光纤内部的散射，会减小传输的功率，产生损耗。

散射中最重要的是瑞利散射，它是由光纤材料内部的密度和成份变化而引起的。

物质的密度不均匀，进而使折射率不均匀，这种不均匀在冷却过程中被固定下来，它的尺寸比光波波长要小。

光在传输时遇到这些比光波波长小，带有随机起伏的不均匀物质时，改变了传输方向，产生散射，引起损耗。

另外，光纤中含有的氧化物浓度不均匀以及掺杂不均匀也会引起散射，产生损耗。

3、波导散射损耗交界面随机的畸变或粗糙引起的模式转换或模式耦合所产生的散射。

在光纤中传输的各种模式衰减不同，长距离的模式变换过程中，衰减小的模式变成衰减大的模式，连续的变换和反变换后，虽然各模式的损失会平衡起来，但模式总体产生额外的损耗，即由于模式的转换产生了附加损耗，这种附加的损耗就是波导散射损耗。

光纤数值孔径与衰减系数的测量实验光纤数值孔径（NA）和衰减系数（α）是光纤传输系统质量及技术参数中常用的性能指标，其中NA是光纤数值孔径测量和数值孔径计算的重要参考指标。

而通过对光纤NA和α的测试，可以及早了解光纤的质量，及早发现光纤故障和缺陷，从而提高光纤网络使用及维护效率。

本文结合实际案例，介绍了光纤数值孔径和衰减系数的测量实验，并分析了实验结果。

一、光纤数值孔径和衰减系数的定义光纤数值孔径（Numerical Aperture，NA）是光纤的一个光参量，它决定着光纤的传输性能，是光纤最重要的物理指标。

光纤数值孔径NA=n1*sinθ1，式中n1是光纤的索引折射率，θ1是半发射角，该式就是光纤数值孔径的定义；半发射角θ1又由输入角θi和折射率比 n=n2/n1定，其中n2为介质折射率，n1为索引折射率。

光纤衰减系数（Attenuation coefficient，α）是指光纤传输中，由于原因如噪声、失真、杂散光等导致的信号衰减速率。

它是能量在光纤传输过程中，每经过一段光纤的衰减程度的度量，单位是dB/km，常以db/m、db/km、db/cm作为计量单位。

二、光纤数值孔径和衰减系数的测量实验光纤数值孔径和衰减系数的测量实验主要有分光仪法、折射仪法和拉曼仪法三种，本次实验采用折射仪法进行测量。

1.测量仪器折射仪：主要由交流电源、光源、可调位平面镜组、可调位折射镜组、分光器等组件构成。

2.实验过程（1）首先，将光纤切成两段，其中一端放在准直腔的光出口处，另一端放在准直腔的光入口处，将准直腔装在准直阳极管内，并将准直阳极管放在折射仪上；（2）其次，调整准直腔折射镜位置，使光纤入射效果最佳；（3）然后，用调位光束分束器，将入射光纤引出，同时利用调位反射镜组，将入射光纤束衍射到折射仪上；（4）最后，调节折射镜，使光纤截面被衍射成圆形，同时记录折射仪折射数据，根据此数据，可以计算出光纤的数值孔径、衰减系数等信息。

从OLT至ONU全程光功率损耗:(应<28db)项目名称主干光缆（db/km）配线光缆(db/km)熔接头(db/个)活动接头（db/个）固定值0.360.380.10.5输入数1286注一：接头算法说明：光缆接头盒2km/个按实计取，跳纤2个活动接头按实计取，冷接头按实计取，分光器按实计取PON系统OLT至ONU衰减：P全=P光缆+P分光器（一级）+P分光器（二级）+P活接头+P冷接头+P熔接头+ PON系统OLT至ONU之间的光功率衰耗应满足要求：P(s-r)=L*Af +Ao1+Ao2+Ac*n+Ac1*n+P：OLT的PON口和ONU的R/S-S/R点之间允许衰耗（dB）Mc：线路维护余量，当传输距离≤5 公里时，光纤富余度不少于1 dB当传输距离≤10 公里时，光纤富余度不少于2 dB；当传输距离＞10 公里时，光纤富余度不少于3dBAc：表示单个活接头的损耗，取0.5dB/个n：OLT的PON口和ONU之间活接头的数量（个）Ac1：表示单个冷接头的损耗，取0.2dB/个n：蝶形引入光缆冷接头的数量（个）Ac2：表示单个熔接头的损耗，取0.1dB/个n：光纤熔接接头的数量（个）Ao：光分路器的插入损耗（dB），含一、二级光分路器Af：表示光纤线路衰减系数（含固定接头损耗），取0.38dB/km。

一级分光器二级分光器维护富余度冷接头（db/个）1：321：32皮线光缆(db/km)L≤10km总损耗值0.317.817.80.382(应<28db)210.5125.51注一：分光器固定衰减值分光器衰减值单位1：2 4.1db1：47.4db1：810.5db1：1613.8db1：3217.8db1：6420.4db1：12824.6db计取，分光器按实计取，光交和分纤箱按实计取。

头+P冷接头+P熔接头+P维护富余度≤P允2+Ac*n+Ac1*n+Ac2*n+Mc≤P维护富余度L≤5km1dbL≤10km2dbL＞10km3db。