光纖、單模光纖和多模光纖三者的基本結構和區(qū)別

光纖的基本結構

光纖裸纖一般分為三層：纖芯、包層和涂覆層。

光纖纖芯和包層是由不同折射率的玻璃組成，中心為高折射率玻璃纖芯（摻鍺二氧化硅），中間為低折射率硅玻璃包層（純二氧化硅）。光以一特定的入射角度射入光纖，在光纖和包層間發(fā)生全發(fā)射（由于包層的折射率稍低于纖芯），從而可以在光纖中傳播。

涂覆層的主要作用是保護光纖不受外界的損傷，同時又增加光纖的柔韌性。正如前面所述，纖芯和包層都是玻璃材質，不能彎曲易碎，涂覆層的使用則起到保護并延長光纖壽命的作用。

非裸纖的光纖外面還會加一層外護套，除了起到保護作用，不同顏色的外護套還可以用來區(qū)別各種光纖。

光纖按傳輸模式分為單模光纖（Single Mode Fiber）和多模光纖（Multi Mode Fiber）。光以一特定的入射角度射入光纖，在光纖和包層間發(fā)生全發(fā)射，當直徑較小時，只允許一個方向的光通過，即為單模光纖;當光纖直徑較大時，可以允許光以多個入射角射入并傳播，此時就稱為多模光纖。

光纖的傳輸特性

光纖有兩個主要的傳輸特性：損耗和色散。 光纖的損耗是指光纖每單位長度上的衰減，單位為dB/km。光纖損耗的高低直接影響到光纖通信系統(tǒng)傳輸距離或中繼站間隔距離的遠近。 光纖色散是指由于光纖所傳輸?shù)?a target="_blank">信號是由不同頻率成分和不同模式成分所攜帶的，不同頻率成分和不同模式成分的傳輸速度不同，從而導致信號的畸變。

光纖色散分為材料色散，波導色散和模式色散。前兩種色散由于信號不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號不是單一模式所引起。信號不是單一模式會引起模式色散。單模光纖只傳單一基模，所以只有材料色散和波導色散，沒有模式色散。而多模光纖則存在模間色散。光纖的色散不僅影響光纖的傳輸容量，也限制了光纖通信系統(tǒng)的中繼距離。

單模光纖（SM Fiber）

單模光纖（Single Mode Fiber），光以一特定的入射角度射入光纖，在光纖和包層間發(fā)生全發(fā)射，當直徑較小時，只允許一個方向的光通過，即為單模光纖;單模光纖的中心玻璃芯很細，芯徑一般為8.5或9.5μm，并在1310和1550nm的波長下工作。

多模光纖（MM Fiber）

多模光纖（Multi Mode Fiber），就是允許有多個導模傳輸?shù)墓饫w。多模光纖的纖芯直徑一般為50μm/62.5μm，由于多模光纖的芯徑較大，可容許不同模式的光于一根光纖上傳輸。多模的標準波長分別為850nm和1300nm。還有一種新的多模光纖標準，稱為WBMMF（寬帶多模光纖），它使用的波長在850nm到953nm之間。

單模光纖和多模光纖，兩者的包層直徑都為125μm。

單模光纖還是多模光纖？

傳輸距離

單模光纖的直徑較小使反射更加緊密，僅允許一種模式的光傳播，從而使光信號傳播的更遠。隨著光穿過纖芯而產生的光反射數(shù)量減少，降低了衰減并產生了信號進一步傳播。由于其沒有模間色散或模間色散很小，單模光纖可以傳輸40公里甚至更遠的距離而不影響信號，因此單模光纖一般用于長距離的數(shù)據(jù)傳輸，廣泛應用于電信公司、有線電視提供商和高等院校等。

多模光纖具有較大的直徑芯，可以傳播多種模式的光。在多模傳輸下，由于纖芯尺寸較大，模間色散較大，即光信號“擴散”較快。長距離傳輸時信號的質量會降低，因此多模光纖通常用于短距離、音頻/視頻應用和局域網(wǎng)（LANs），且OM3/OM4/OM5多模光纖可支持高速率數(shù)據(jù)傳輸。

帶寬、容量

帶寬被定義為承載信息的能力。影響光纖傳輸帶寬度的主要因素是各種色散，而其中的模式色散最為重要，單模光纖的色散小，故能把光以很寬的頻帶傳輸很長距離。由于多模光纖會產生干擾、干涉等復雜問題，因此在帶寬、容量上均不如單模光纖。最新一代的多模光纖帶寬OM5設置為28000MHz/km，而單模光纖帶寬則要大的多。

成本

如果單模光纖具有更高的帶寬，并且傳輸距離更遠，那為何還需要多模光纖？成本或許就是這個問題的關鍵。由于單模光纖芯徑太小，較難控制光束傳輸，故需要激光作為光源體。由于光端機非常昂貴，故采用單模光纖的成本會比多模光纖光纜的成本高。這一事實促使大多數(shù)數(shù)據(jù)中心使用多模光纖來節(jié)省成本。

選擇哪種模式的光纖，更多的取決于所需要的應用環(huán)境。