单模光纤与多模光纤的区别与应用

单模光纤与多模光纤的区别与应用

与其他技术相比，光纤传输数据的速度更快，距离更远，使其成为当代数据传输的基础。因此，光纤广泛应用于互联网服务、电信和企业数据中心网络。

在光纤电缆的安装过程中，有许多关键的决定，选择单模或多模是其中之一。这种选择将对网络带宽、距离和预算产生重大影响。因此，充分了解这两种光纤电缆之间的差异至关重要。

单模和多模光纤电缆之间的主要区别在于，在单模光纤电缆中，光线仅通过一条路径传播。而在多模光纤中，多条光线同时通过波导传播。但，单模光纤的纤芯直径比多模光纤小。下面让我们来更好地了解它们。

单模光纤

如果纤芯很小，只有0°入射角的光线才能稳定地通过光纤长度而没有太大损耗，则称为单模光纤。在这种情况下，纤芯到包层的直径为9至125微米。

光纤由三部分组成：纤芯、包层、涂层或缓冲层。芯型单模光纤中心紧密，由单根光纤束组成。从光源发出的光往往会穿过这个特定部分。因此，需要像激光一样尖锐、聚焦的光束作为小直径纤芯的光源。众所周知，单模光纤由于仅传输一条光线而具有最小的信号失真。

多模光纤

在多模光纤中，多条光线同时通过光纤传播。然而，每条光线在传输过程中都会以特定的角度反射。在多模光纤的情况下，纤芯到包层的直径为50-62.5至125微米。核心的直径足够大，可以让多条光线穿过它，并使用LED作为光源。在多模光纤的情况下，随着光穿过纤芯时产生的光反射数量增加，其能够在给定时间传输更多数据。

单模光纤与多模光纤的区别

单模光纤的纤芯直径比多模光纤小得多。前者的纤芯直径为9µm，而多模光纤的纤芯直径通常在50µm至62.5µm之间。这使得多模光纤电缆具有更强的“聚光”能力，并简化连接。由于纤芯直径较大，其衰减比单模光纤更大。单模电缆的纤芯非常窄。因此，穿过这些光缆的光不会被频繁反射，从而将衰减保持在最低限度。

像垂直腔面发射激光器(VCSELs)和发光二极管(led)这样的低成本光源，工作波长为850纳米和1300纳米，由于其芯尺寸大，通常用于多模光纤电缆。另一方面，单模光纤通常使用激光器或激光二极管来产生注入电缆的光。最常用的单模光纤波长是1310 nm和1550 nm。

多模光纤的带宽受到其光模式的限制。相反，理论上，单模光纤具有无限的带宽，因为其一次只允许一种光模通过。因此，其是当今快节奏环境中的广泛首选。这两种光纤类型在带宽方面的功能截然不同。单模光缆利用明亮、强的光源，衰减较低。在多模光纤的情况下，亮度较低，衰减较高。大多数用户显然需要更高的带宽和不间断的体验，这使得单模光纤占据了上风。

根据电信行业协会TIA-598-C光纤电缆颜色编码的标准定义，非军事应用的单模电缆涂有黄色外护套，多模光纤则涂有橙色或水绿色护套。

电子器件及其光输出能力决定了光纤电缆的传输距离，而单模光纤在这方面也被证明具有优越性，并且能够进行短距离和远距离传输。而且，其传输不受分辨率质量或单一带宽的影响。其中大多数可以通过单模光纤电缆中继长达10公里。另一方面，由于其电缆等级，多模光纤电缆的最大范围往往在300至550米之间。

由于多模光纤支持多种光模，且纤芯尺寸较大，其光纤距离受到模态色散的限制，这在多模阶跃折射率光纤中是很常见的现象。单模光纤不会发生这种情况。

所涉及的费用是做出任何购买决定时要考虑的关键因素之一。当然，都是希望选择能够以实惠的价格提供最佳结果的选项。目前，单模光纤比多模光纤具有成本优势。虽然其具有更复杂的光学处理器和更强的光源，但由于其制造效率，单模光纤电缆的价格比多模电缆更低。事实上，平均而言，单模光纤比多模光纤节省了30%。

然而，考虑到大多数光纤系统都使用收发器，负责将发射器和接收器组合成单个光纤技术模块，以便在光网络上接收和发送，这一点也很重要。目前，多模收发器的价格比单模收发器低两到三倍。

总结

当多个模式或光路沿着多模光纤电缆传播时，其可以在短距离内提供高带宽。脉冲发出的所有光在单模光纤中以几乎相同的速度传播，并在大约相同的时间到达，因此不存在多模光纤中的模态色散效应。其能够支持更高的带宽水平，并且在更远的距离上信号损失更少，非常适合从远程办公室到校园的长距离信号传输应用。然而，由于多模光纤具有多个光路，因此非常适合在短距离范围内需要高带宽的项目。所以，应根据自身具体需求和预算限制，为项目选择理想的光纤电缆。

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