小常识：单模光纤和多模光纤的区别

燚先生

单模光纤
      
单模光纤是只有一股（大多数应用中为两股）玻璃光纤的光纤，纤芯直径为8.3μm~10μm，只有一种传输模式。由于芯径相对较窄，单模光纤只能传输波长为1310nm或1550nm的光信号。单模光纤的带宽比多模光纤高，但是对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。
     
单模光纤主要用在多频数据传输应用中，例如，波分多路复用（WDM，Wave-Division-Multiplexing）系统中经过复用的光信号只需要用一根单模光纤就能实现数据传输。
      
单模光纤的传输速率比多模光纤要高，而且传输距离也比多模光纤要高出50倍不止，因此，其价格也高于多模光纤。与多模光纤相比，单模光纤的芯径要小得多，小芯径和单模传输的特点使得在单模光纤中传输的光信号不会因为光脉冲重叠而失真。在所有光纤种类中，单模光纤的信号衰减率最低，传输速度最大。

多模光纤
        
多模光纤是另一种常见的光纤类型，纤芯直径为50μm~100μm，它可以在给定的工作波长上传输多种模式。相对于双绞线，多模光纤能够支撑较长的传输距离，在10mbps及100mbps的以太网中，多模光纤最长可支撑2000米的传输距离。常见多模光纤的芯径为50μm、62.5μm和100μm。由于多模光纤中传输的模式多达数百个，各个模式的传播常数和群速率不同，使光纤的带宽窄，色散大，损耗也大，只适于中短距离和小容量的光纤通信系统。

光纤的种类
        
阶跃型：阶跃型光纤是一种多模光纤，其芯径达到了100μm。阶跃型是指光纤的折射率的分布方式，纤芯和包层的折射率都是均匀分布，而它们之间有一个折射率差，纤芯折射率大于包层折射率，在纤芯和包层边界有一个台阶，所以称之为阶跃型光纤。在多模阶跃折射率光纤中，满足全反射，单入射角不同的光线的传输路径是不同的，结果使不同的光线所携带的能量到达终端的时间不同，从而产生了脉冲展宽，这就限制了光纤的传输容量。这种光纤比较适合短距离传输应用。

渐变型： 渐变型光纤的纤芯折射率是不均匀的，按一定规律连续变化的。折射率在光纤轴心处最大，随着纤芯半径r的值增大而逐渐减小。在渐变型光纤中，光线传输的轨迹近似于正弦波，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，多模光纤多为渐变型光纤。

单模：单模光纤的芯径较小，纤芯和包层的折射率变化比多模光纤要小。光线在单模光纤中研直线传播，不发生折射，因此，几乎不会发生色散。

纤芯/包层直径
        
区分不同光纤的主要方法之一是查看纤芯的直径和包层的直径，而且行业内也对此制定了行业标准，这些行业标准在给光纤接续连接器和接头以及接续工具的选择上起到了重要作用。
        
大多数光纤的标准包层直径是125um，标准外保护层直径是245um。多模光纤的芯径一般为50um或62.5um，标准单模光纤的芯径是8um-10um。
        
纤芯和包层的直径在光纤光缆的规格中扮演重要角色，例如，大家通常称纤芯直径为50um、包层直径为125um的多模光纤为50/125光纤。

光纤的命名
        
目前为止，综合布线标准中规定了6个不同名称的光纤：OM1、OM2、OM3、OS1和OS2（用于工业大楼的综合布线）。此外，OM4光纤也在2005进入商用市场，是OM3光纤的优化产品。OM1、OM2、OM3、OS1和OS2光纤的命名与其各自的传输性能有关。
        
62.5/125µm（OM1）光纤是二十世纪八九十年代最受欢迎的多模光纤，到了二十一世纪早期， 它已经成为应用最普遍的多模光纤，但是，与其他多模光纤相比，62.5/125µm（OM1）光纤的速率传输速率最低，传输距离也最短，62.5/125µm（OM1）光纤的性能在此时已经达到了顶点。
        
50/125µm光纤有三种：OM2、OM3和OM4。需要注意的是，OM3光纤通常仅仅是指用在10G传输中的多模光纤，因为OM3是专为10G应用设计，是10G应用的最佳多模光纤解决方案。50/125µm光纤提供的带宽是62.5/125µm提供带宽的10倍。

OM3光纤VS OM4光纤
        
OM3是第一个激光优化的多模光纤标准。OM3多模光纤技术使得激光传输系统首次在没有使用模式调节线缆的情况下使用了多模光纤。OM3光纤和新型低成本的垂直腔面发射激光器（VCSEL）一起使用实现了10G传输。
        
OM4光纤从2005年开始进入商用市场，是OM3光纤的优化产品。OM4光纤与OM3光纤完全兼容，而且都使用的是浅绿色的外护套。与OM3光纤一样，OM4也是与VCSEL配套工作而设计的光纤，不同的是，OM4在10G传输中的传输距离更长，达到了550m（OM3在相同条件下的传输距离为300m）。

此外，OM4光纤的有效模带宽为4700MHz.km，是OM3的2倍不止（OM3的有效模带宽为2000MHz.km）。
OM3光纤的传输速率为10GB/s-100GB/s，未来仍会在大多数应用中广泛使用。尽管如此，OM4光纤在传输距离和成本控制上具有更大的优势。

多模光纤光缆的规格

与单模光纤（OS1/OS2）一起使用的光器件比较昂贵，因此，单模光纤通常用在长距离传输应用中。而基于实际需求，大多数局域网中都使用的是多模光纤光缆。

光纤的衰减
        
与其他种类的线缆相比，尽管光纤光缆具有卓越的性能，但是，光纤传输仍然会产生一定的损耗，这些损耗主要是由以下因素产生：

因杂质产生的损耗：光纤内部不可避免地会有其他杂质，而这些杂质会吸取部分光信号。水是光纤内部的主要杂质之一。

因包层产生的损耗： 当光信号在包层和纤芯之间反射传输时，事实上会有一部分光信号射入到纤芯内部，而这个过程会造成光信号损耗。这种损耗构成了光信号整体损耗的主要部分。

因波长产生的损耗：研究表明，光信号的损耗程度还和波长有关，事实上，当光信号以某些波长进行传输时，损耗会增加。
尽管用光纤进行信号传输会产生损耗，光信号在单模光纤中仍然可以传输相当远的距离。没有光纤放大器的作用，光信号可以以50Gbp/s的速率传输100m。

光纤的原材料
        
光纤的原材料主要有2种：玻璃和塑料。玻璃光纤和塑料光纤的特点各不相同，因此其应用范围也大不相同。