1、衰减系数的定义
光纤的传输衰耗用光纤的平均衰耗系数描述。光纤衰耗系数的物理定义由下式表述：
I(L)＝I 0 exp（-α · L）
光纤衰减系数α则为：
α = （1/L）ln [I 0 / I(L)] （1/m）
式中，L为光纤传输长度，I 0和I(L)分别为光纤的输入口处的光强和传输L距离后的光强。工程上则普遍采用如下定义式：
α = （10/L）lg（Pi / Po） （dB/km）
式中，Pi和Po分别为光纤的输入和输出平均功率。工程量以分贝为单位的好处是可以使大多数的工程计算变成简单的算术运算。
2、衰耗波谱曲线与瑞利散射损耗
自1970年美国康宁公司试制出世界上的第一根光纤以来，光纤的传输特性经历了30多年的改进。目前光纤的衰耗特性已经接近其理论极限。图2-1为常规单模光纤的衰耗波谱曲线。左上角为1979年以前的波谱曲线，当时的透明窗口在850nm附近。1979年通过原料提纯和熔炼工艺的改进，显露出了1310 nm和1550 nm两个新的透明窗口，光纤的衰耗系数出现了一次大幅度的改善。此后，光纤的衰耗系数虽然仍有所改进，但已贴近了由瑞利散射损耗限定的理论极限。瑞利散射来源于光纤纤芯中的线度小于工作波长的微小颗粒。宏观上，纤芯被看成是折射率处处均匀一致的透明体。微观上观察，它是由折射率存在差异而边界又不规则的短序多晶结构（称为玻璃体结构）组成的。光在玻璃体边界上的反射和折射，会随机改变光线的传播方向。如果将光矢量分解成沿光纤轴线和垂直轴线方向的两个分量，其中的垂直分量由于在芯层-包层处的入射角为零度，它们将透过芯包界面，最终在包层外的涂复层处被吸收掉，这就是瑞利散射损耗的产生机理。瑞利散射是SiO2玻璃固有的，因此瑞利散射损耗就成了SiO2玻璃光纤衰耗特性改进的理论极限。图2-2为石英玻璃光纤的衰减曲线。图中石英玻璃光纤的衰减谱具有三个主要特征：衰减随波长的增大而呈降低趋势；衰减吸收峰与OH-离子有关；在波长大于1600nm时衰减增大的原因是由微（或宏）观弯曲损耗和石英玻璃吸收损耗引起的。
图2-1：常规单模光纤的衰耗波谱曲线
图2-2：石英玻璃光纤的衰减
3、由光纤衰减所确定的工作波长范围
目前高速光纤通信系统的实用工作波长在1310nm和1550nm附近，这两个低衰耗波长附近光纤的衰耗系数随波长变化的精细谱线详见下图3。它是ITU-T的G.957文件提供的光纤典型衰耗谱线图。该图包括了由于安装接头、维修接头及工作温度范围引起的损耗。ITU-T G.652建议书说明在1310nm区域曾获得过0.3~0.4dB/km 范围及在1550nm区域曾获得过0.15~0.25dB/km范围的衰减值。
图3：典型的光纤衰减谱
该图是我们通常见到的光纤衰耗谱线的中间一段。图中间的尖峰是1385 nm处的OH根吸收峰。图3很直观地说明了光纤通信系统因光纤的衰耗限制，可能选用的Α、B、C、D四个工作波长区。其中Α区和B区为低衰耗区，适合长距离系统选用。C区和D区为较高衰耗区，适合短距离系统选用。表3列出了这四个区间的工作波长范围、宜选用的光纤种类和相应波长范围内光纤衰减系数的最坏值。
表3：光纤衰减限定的工作波长范围
ITU-T G.650.1建议中给出了光纤的衰减定义与衰减的测试方法。
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