因，一是本征吸收，二是杂质吸收，三是原子缺陷吸收。光纤材料的固有吸收叫做本征吸

收，它与电子及分子的谐振有关。对于石英(SiO2)材料，固有吸收区在红外区域和紫外区

域，其中，红外区的中心波长在 8μm～12μm 范围内， 对光纤通信波段影响不大。对于

短波长不引起损耗，对于长波长光纤引起的损耗小于1dB/km。紫外区中心波长在0.16μm

附近，尾部拖到lμm左右，已延伸到光纤通信波段(即0.8μm～1.7μm的波段)。在短波长

范围内，引起的光纤损耗小于1dB／km。在长波长范围内，引起的光纤损耗小 0.1dB／km 。

--- 由于一般光纤中含有铁、锚、镍、铜、锰、铬、钒、铂等过渡金属和水的氢氧根离子，

这些杂质造成的附加吸收损耗称为杂质吸收。金属离子含量越多，造成的损耗就越大。降

低光纤材料中过渡金属的含量可以使其影响减小到最小的程度。为了使由这些杂质引起的

损耗小于1dB/km，必须将金属的含量减小到 以下。这样高纯度石英材料的生长技术已

经实现。目前，光纤中杂质吸收主要由于水的氢氧根离子的振动，基波振动在 2.73μm波

长，二次谐波振动在1.39μm，三次谐波振动在0.95μm，它们的各次振动谐波和它们的组

合波，将在0.6μm～2.73μm的范围内，产生若干个吸收。

---- 图2—17给出了某一多模光纤的损耗谱曲线，其上的三个吸收峰就是由于氢氧根离子造

成的。为了使 1.39μm 波长处的损耗降低到 1dB／km以下，则氢氧根离子的含量应减小到

以下。在制造光纤过程中用来形成折射率变化所需的 G e O 2 ， P 2 0 5 ， B 2 O 3 等掺杂剂也可

能导致附加的吸收损耗。

---- 原子缺陷吸收是由于加热过程或者由于强烈的辐射造成， 玻璃材料会受激而产生原子

的缺陷，引起吸收光能，造成损耗。对于普通玻璃，在3000rad的伽玛射线( )的照射下，

可能引起损耗高达20000dB／km。但是有些材料受到影响比较小，例如掺锗的石英玻璃，对

于4300rad的辐射，仅在波长0.82μm 引起损耗16dB／km。宇宙射线也会对光纤产生长期影

响，但影响很小。

图2—17 典型光纤的损耗谱

2．4．3 散射损耗

---- 由于光纤材料密度的微观变化以及各成分浓度不均匀，使得光纤中出现折射率分布不

均匀的局部区域，从而引起光的散射，将一部分光功率散射到光纤外部。由此引起的损耗

称为本征散射损耗。 本征散射可以认为是光纤损耗的基本限度， 又称瑞利(Rayleigh)散

射。它引起的损耗与 , 成正比。由图2—15可见，瑞利散射损耗随波长 的增加而急剧

减小，所以在短波长工作时，瑞利散射影响比较大。

--- 物质在强大的电场作用下，会呈现非线性， 即出现新的频率或输入的频率得到改变。

这种由非线性激发的散射有两种即受激喇曼(Raman)和受激布里渊(Brillouin)散射。这两

种散射的主要区别在于喇曼散射的剩余能量转变为分子振动，而布里渊散射转变为声子。

两种散射使得入射光能量降低，并在光纤中形成一种损耗机制，在功率门限制以下，对传

输不产生影响，在很高功率下，即入射光功率超过一定闭值后，两种散射的散射光强度都

随入射光功率成指数增加， 可以导致较大的光损耗。 通过适当选择光纤直径和发射光功

率，可以避免非线性散射损耗。 在光纤通信系统设计中， 可以利用喇曼散射和布里渊散

射，尤其是喇曼散射， 将特定波长的泵浦光能量转变到信号光中， 实现信号光的放大作

用。除了上述两种散射外，还有由于光纤不完善 (如弯曲) 将引起散射损耗。在模式理论

中，这相当于光纤边界条件的变化使光功率由导模转入辐射模而引起，即部分模式能量被

散射到包层中。由射线光学理解，在正常情况下，导模光线以大于临界角入射到纤芯包层

界面上并发生全反射，但在光纤弯曲处，入射角将减小，甚至小于临界角，这样光线会退

出纤芯外而造成损耗。