衰減與傳輸窗口

光在玻璃中傳播會逐漸減弱，減弱的程度取決於波長：這條曲線有兩個峰、三個谷，決定了整個行業所使用的波長。本文說明損耗從何而來（散射、吸收、水峰），按光纖類型和窗口逐公里量化損耗，加上連接器和接續點的離散損耗，並說明總損耗如何變成每份鏈路預算裏的「dB」這一列。

損耗從何而來

機制	物理原理	波長依賴性	在 1550 nm 處的佔比
瑞利散射	凝固在玻璃中的密度漲落使光向各個方向散射	∝ 1/λ⁴，在短波長處佔主導	佔 0.2 dB/km 中的約 0.15
紅外吸收	石英晶格振動	在 1 600 nm 以上急劇上升	在 1550 nm 處很小，在 1 700 nm 以外關閉該窗口
OH⁻（水峰）吸收	製造過程引入的羥基離子	在 1 383 nm 達到峰值（另有 1 240、950 nm）	低水峰光纖中為 0；舊式光纖中最高達 1–2 dB/km
金屬離子吸收	Fe、Cu、Cr 雜質	—	現代光纖中可忽略
彎曲	宏彎和微彎	隨波長增大	取決於設計（光在光纖中的傳播）
紫外吸收	電子躍遷	遠低於 800 nm	與電信應用無關

各項損耗之和的最小值出現在 ≈ 1 550 nm 處（最優光纖中為 0.17–0.20 dB/km），這正是長距離傳輸和 DWDM 都選在這個波長的原因。

窗口	波長	典型衰減（SMF）	典型衰減（MMF）	使用者
第 1 窗口，850 nm	770–910	—（僅多模）	2.5–3.5 dB/km	基於 VCSEL 的 SR 光模組，從 1000BASE-SX 到 800G-SR8；SWDM
第 2 窗口，1310 nm（O 波段）	1 260–1 360	0.32–0.40 dB/km	0.6–1.5（MMF，1300 nm 下）	LX/LR/DR/FR、CWDM 低波段、PON 上行、零色散點
E 波段	1 360–1 460	0.35（僅低水峰光纖）	—	CWDM 信道 1371–1451
S 波段	1 460–1 530	0.25	—	PON XG-PON 上行？不對，是 GPON 下行 1490、CWDM 1471–1511
第 3 窗口，1550 nm（C 波段）	1 530–1 565	0.18–0.22 dB/km	—	ER/ZR、DWDM、EDFA 增益窗口、PON 視頻/1550
L 波段	1 565–1 625	0.20–0.25	—	DWDM 擴展、PON XG-PON 下行 1577、監測波長 1625
U 波段	1 625–1 675	0.3+	—	在用系統的 OTDR 監測

波段名稱與信道規劃：波長波段。

按光纖類型劃分的衰減

光纖	850 nm	1310 nm	1383 nm	1550 nm	1625 nm	標準最大值
OM1（62.5 µm）	3.5	1.5（1300）	—	—	—	TIA-568
OM2–OM5（50 µm）	3.0（典型 2.3）	1.5（典型 0.7）	—	—	—	TIA-568
OS1（室內緊包）	—	1.0	—	1.0	—	ISO 11801
OS2 / G.652.D（低水峰）	—	0.35（最大 0.4）	≤ 0.4	0.20（最大 0.3）	0.23	ITU-T G.652.D
G.652.B（舊型，有水峰）	—	0.35	1–2	0.22	0.3	G.652.B
G.655 NZ-DSF	—	—	—	0.22	0.25	G.655
G.654.E 超低損耗	—	—	—	0.17	0.19	G.654
G.657 抗彎	—	0.35	—	0.20	0.23	G.657

現場經驗：設計時使用光纜廠商標稱的最大值（0.35/0.22），故障排查時使用實測值。

元件	典型值	設計允許值	說明
連接器對，單模 UPC，潔淨	0.1–0.3 dB	0.5 dB（TIA）、0.75 dB（舊設計）	B 級連接器典型值 ≤ 0.25 dB
連接器對，APC	0.1–0.3 dB	0.5 dB	另需回波損耗 ≥ 60 dB
連接器對，多模	0.1–0.5 dB	0.75 dB	—
MPO-12/16 對	0.2–0.5 dB（低損耗型 ≤ 0.35）	0.5–0.75 dB	每對對接、所有光纖
接續點，單模	0.02–0.1 dB	0.1–0.3 dB	用 OTDR 測量
接續點，多模	0.05–0.2 dB	0.3 dB	—
機械接續	0.2–0.5 dB	0.5 dB	臨時搶修
連接器污染	0.5–3 dB	—	所有損耗中最常見的一種（線路故障）
1:2 分光器	3.5 dB	3.9 dB	每翻一倍增加 ≈ 3.2–3.5 dB
1:32 分光器	17 dB	17.5–18 dB	PON（ODN 等級）
CWDM 合波器（8 信道）	1.0–2.0 dB	2.5 dB	單程；合波+分波需 ×2（CWDM 預算）
DWDM AWG（40 信道）	3–5 dB	5–7 dB	單程
固定衰減器	標稱 1–20 dB	± 0.5 dB	用於防止接收器過載

總損耗 = Σ(光纖長度 × dB/km) + Σ(連接器對) + Σ(接續點) + Σ(無源器件)。

與模組的預算對比：鏈路預算工程。

每公里損耗：1550 nm 的 ER 模組每公里損耗 0.2 dB，而 1310 nm 的 LR 模組為 0.35；在 40 km 上這就是 6 dB 的差距，這也是 ER 和 ZR 選在 1550 nm 的原因。
彎曲敏感性：彎曲造成的損耗隨波長增大；在 1310 nm 下合格的線路，到 1550 或 1577 nm（XG-PON）下可能不合格，因此用 1625 nm 的測試波長來查找這類彎曲（檢測）。

模組的 DDM 給出這個等式的兩端：這裏的 Tx 功率、那裏的 Rx 功率；先在測試台上用已知良好的跳線讀數，再到機架上讀數，兩者之差就是線路損耗；將其與上表對比，就能判斷線路是否與設計假設相符（應用內的 DDM，Rx 功率與預算）。

沒有繼續前進而是被反射回來的光：菲涅爾反射、各元件與各技術的反射率和回波損耗：反射與回波損耗；衰減如何隨光纜老化而增長：氫、水、輻射、微彎：可靠性與老化。

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