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其中λ为光纤中传播的波长。于单模光纤而言，当归一化频率V≤2.405，单模光纤中只允许有一种模式的光，即为基模HE11。于多模光纤而言，当归一化频率V>2.405时，光纤中则允许共同存在几种不同模式的光波[8]。单模光纤因此没有了多模光纤的如模色散、模噪声以及多模光纤传输所附带的其他效应等缺点，性能更优，有效提高了脉冲开关的速度。也正是由于单模光纤传输信号的速度比多模光纤高的多，因此在通信等领域的应用中，单模光纤更为普及。
2.3 光纤的损耗
我们通常用光纤的损耗来表征光纤传输性能的优劣。光纤损耗降低了光纤传输光信号能量的有效率，并随着距离的增加，而积累更多的损耗。除了主要的光纤与光纤、光纤与耦合系统之间的对接耦合损耗，还有以下三种损耗[8,9]方式：
吸收损耗：光纤的吸收损耗一般受到入射光波的波长、光纤的材料等因素影响，主要分为本征吸收和非本征吸收。其中：本征吸收是光纤材料对传输光波光能量的吸收，主要取决于光纤中传输光波的波长。非本征吸收则是由于在光纤的加工过程中，受到技术工艺不够完善方面的限制，而导致的金属杂质的引入造成的光波光能量的吸收，其中产生吸收损耗最严重的主要有两类：过渡正金属离子（Fe3+、Mn3+、Cu2+、Co2+等）和氢氧根离子（OH-）。
散射损耗：光纤的散射损耗主要来源于瑞利散射和米氏散射。由于光纤中有掺杂粒子等小于传播光波波长的微观因素存在，使得光纤易在某段上产生折射率不均，从而发生传播光的散射，造成了传播能量的损耗。
弯曲损耗：在实际应用中，光纤容易出现不同程度的弯曲，这种弯曲改变了理想状态下光纤中光波的传输条件，产生了难以避免的光能损耗。损耗的严重程度取决于光纤的弯曲程度，并随弯曲的变化而产生改变。无论是在实验过程还是工业应用中，对于光纤的使用，都应尽量减少因人为弯曲所造成的能量损耗。
设光纤的传输系统由不同的几段光纤组成，每段光纤的损耗分别已知，那么系统总的损耗可用下式表示：
总损耗（dB）=损耗1（dB）+损耗2（dB）+ （2.3）
但是在光纤传播过程中各种损耗占据多大影响，还要根据实际情况而定。由于光纤吸收损耗和光纤散射损耗均相比于光纤的耦合损耗而言具有均匀性和累积性，它们对传输光的光能量的影响会因为光纤长度的增长而增加。因此，于长距离传输的光纤系统而言，吸收与散射损耗占整个损耗的比例比较大，而耦合损耗在光纤损耗中占得比例较小；相应的于短距离传输的光纤系统而言，耦合损耗则占整个损耗的比例更大，吸收损耗与散射损耗则变得很小。
通常，我们用对数分贝的标度来定义表示和计算光纤的各种损耗[8]：
(dB/km) （2.4）
其中L是光纤的长度（Km），Pi为光纤的输入光功率，Po为光纤输出功率。
2.4 光纤的基本参数
图2.2 实验用光纤
本次论文使用FIBERNET的62.5/125μm的多模光纤，即芯直径62.5±2.5μm，包层直径125±2μm。
3 半导体激光器
3.1 半导体激光器的光场特性
通常用近场和远场来描述半导体激光器的光束的一般性质，其中可以用菲涅尔数来表征近场和远场。当菲涅尔数比1小时，可以认为该光场为远场；当菲涅尔数比1大时，可以认为该光场为近场[10,11]。