科学的探讨和研究，其本身就含有至美，它给人的愉快就是酬报。—居里夫人（M.Curie）     光纤损耗——越纯净损耗越小

        光纤是熔融SiO2制成的，光信号在光纤中传输时，由于SiO2材料并不完全纯净，这些杂质会吸收光。除吸收损耗外，由于构成SiO2的离子晶格在光波（电磁波）的作用下发生振动，也要损失能量。此外，还有散射损耗，这种散射是由在光纤制造过程中材料密度的不均匀（造成折射率不均匀）产生的。光纤对光能量的吸收损耗、散射损耗和辐射损耗，使光在光纤中传输时逐渐衰减，如图3.3.1所示。

图3.3.1光纤传输线的各种损耗引起光在光纤中传输时逐渐衰减

       另外，在密集波分复用（DWDM）系统中，不同波长的光同时注入一根光纤，波长越多，注入光纤的能量就越大，当光纤中传输的光强大到一定程度时就会产生受激拉曼散射、受激布里渊散射和四波混频等非线性现象，使输入光能量转移到新的频率分量上，产生非线性损耗。

       通常，光纤内传输的光功率P随距离z的增大而衰减，可以用下式表示

式中，α是衰减系数。如果Pin是在长度为L的光纤输入端注入的光功率，根据式（3.3.1）可得到输出端的光功率应为

习惯上，功率的单位为分贝毫瓦（dBm），衰减系数α的单位为dB/km，由式（3.3.2）得到用分贝表示的衰减系数为

       光纤的损耗与波长有关，波长越长，损耗越小，图3.3.2给出了典型单模光纤和多模光纤衰减谱。由图可知，单模光纤衰减在波长1.55μm是0.19dB/km，在波长1.30μm是0.35dB/km。

图3.3.2   典型光纤衰减谱

光纤色散——模式不同、路径不同、到达终点时间不同导致脉冲展宽

牛顿——影响科学史的人

        艾萨克·牛顿（IsaacNewton，1643—1727年），英国著名物理学家，主要著作有《自然哲学的数学原理》和《光学》。在《光学》里，牛顿用微粒学详尽地阐述了光的色彩复合和分散，从粒子的角度解释了薄膜透光、牛顿环及衍射实验中发现的种种现象，他也对双折射现象进行了研究。在光学上，他发明了反射望远镜，并基于对三角棱镜将白光发散成可见光谱的观察，发展出了颜色理论。

       他在1687年发表的论文《自然定律》里，对万有引力定律和三大运动定律（惯性定律、具有6个性质的第2定律、作用与反作用定律）进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点，并成为现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天空物体的运动都遵循着相同的自然定律，为太阳中心说提供了强有力的理论支持，并推动了科学革命。在力学上，牛顿阐明了动量和角动量守恒原理，提出了牛顿运动定律。他还系统地表述了冷却定律，并研究了声速。在数学上，牛顿与莱布尼茨共同发明了微积分。他也证明了广义二项式定理，并为幂级数的研究做出了贡献。
1.太阳白光被分解为七色彩带——色散

       色散是日常生活中经常会碰到的一种物理现象。一束白光通过一块玻璃三角棱镜时，在棱镜的另一侧被散开，变成七色的光带，在光学中称这种现象为色散，如图3.3.3所示。

       图3.3.3棱镜对入射白光分解成彩带

a）棱镜将入射白光解复用成七色彩带b）玻璃折射率和波长的关系c）牛顿用三角棱镜将太阳光分解为七色彩带

        1666年，英国物理学家艾萨克·牛顿做了一次非常著名的实验，他用三角棱镜将太阳白光分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的七色彩带，如图3.3.3a所示，其原因如下。

       光从空气射入某种介质发生折射时，如果入射角用θi表示，折射角用θr表示，则介质的折射率为