如何测量有效面积？

单模光纤有效面积Aeff是一个影响光纤系统（特别是远距离光放大传输系统）传输质量与非线性效应直接相关的参数，有效面积的定义如下：

式中，I（r）为沿半径r的光纤基模场光强（场幅值的平方）分布。

式（9.2.42）是对光纤的整个横截面积的积分。如果基模场I（r）为一个高斯近似，那么

式中，ω0为模场半径，那么式（9.2.42）分开积分则得到：

高斯近似对G.652和G.654光纤在近LP11截止的波长附近是精确的。在远离这些波长时，上述光纤的有效面积不能由式（9.2.44）精确地估算出。Aeff和ω0之间的通用经验关系式变为：

式中，k是一个修正系数。对不同光纤，在不同波长k值取值不同，且与波长和光纤参数（如折射率分布、模场直径和零色散波长）有关。常用的G.652，G.653，G.654和G.655光纤的修正系数k的范围参见表9.2.1。

表9.2.1　修正系数k值取值范围

注：带有＊的表示为最佳工作波段(www.xing528.com)

有效面积的测量方法可供助模场直径的测量方法，也有远场扫描法和可变孔径法。下面介绍远场可变孔径法的测量原理。

单模光纤的有效面积可用远场测量技术中的可变孔径法测量，其测量原理是通过测已知数值孔径的光纤对应的远场角θ总的归一化功率f（θ），由四次函数拟合及微分计算得到远场光强分布，并经反Hanke变换得到近场光强分布I（r），从而求出单模光纤的有效面积。

可变孔径法测量单模光纤有效面积的试验装置，请参阅前面单模光纤模场直径测量的可变孔径法试验装置内容。

用注入光束对准光纤注入端面，光纤输出端面与合适的输出装置对准。获取通过给定孔径（对应光纤远场角θ）的归一化光功率f（θ），这一系列值等效于归一化远场光强分布F2（θ）的积分：

为得到归一化远场光强分布F2（θ），采用一个四次函数来拟合测得的通过给定孔径（对应光纤远场角θ）的归一化光功率f（θ）：

由此可得到下列关系：

利用下列反Hanke变换，由F2（θ）得到近场光强分布I（r）：

至此，可对式（9.2.42）进行积分计算得到有效面积Aeff。