光纤电缆信号损耗、衰减和散射

多模和单模光纤电缆中的信号损耗

多模光纤的直径足够大，允许光线在内部反射（从光纤壁反弹）。采用多模光学器件的接口通常使用 LED 作为光源。但是，LED 不是相干光源。它们将不同波长的光喷射到多模光纤中，多模光纤以不同的角度反射光。光线沿锯齿状线路穿过多模光纤，从而引起信号散射。当在光纤核心中传播的光线辐射到光纤包层时，会产生高阶模式损耗。与单模光纤相比，这些因素共同限制了多模光纤的传输距离。

单模光纤的直径非常小，光线只能穿过一层在内部反射。具有单模光学器件的接口使用激光作为光源。激光产生单一波长的光，该光沿直线穿过单模光纤。与多模光纤相比，单模光纤具有更高的带宽，可以携带更长距离的信号。

超过最大传输距离会导致严重的信号损失，从而导致传输不可靠。

光纤电缆中的衰减和散射

光数据链路的正确功能取决于到达接收器的调制光是否有足够的功率来正确解调。 衰减 是指光信号在传输时功率降低。衰减是由无源介质组件（如电缆、电缆接头和连接器）引起的。尽管光纤的衰减明显低于其他介质，但在多模和单模传输中仍然会发生衰减。高效的光数据链路必须具有足够的光来克服衰减。

散射 是信号随时间推移的扩散。以下两种类型的色散会影响光数据链路：

• 色散 - 信号随时间推移而扩散，这是由光线速度不同的结果。

• 模态色散 — 信号随时间推移而扩散，这是由光纤中不同的传播模式导致的。

对于多模传输，模态色散（而非色散或衰减）通常会限制最大比特率和链路长度。对于单模传输，模态色散不是因素。但是，在较高比特率和较长距离上，色散（而非模态色散）会限制最大链路长度。

高效的光数据链路必须具有足够的光，以超过接收器在其规格范围内运行所需的最小功率。此外，总散射必须小于 Telcordia Technologies 文档 GR-253-CORE（第 4.3 节）和国际电信联盟 （ITU） 文档 G.957 中为链路类型指定的限制。

当色散达到允许的最大值时，其影响可视为功率预算中的功率损失。光功率预算必须考虑到组件衰减、功率损失（包括来自散射的损失）和意外损耗的安全裕度。