多模光纤和单模光纤区别及运用

1.定义及分类
根据传输点模数的不同,光纤可分为单模光纤和多模光纤。所谓”模”是指以一定角速度进入光纤的一束光。单模光纤采用固体激光器做光源,多模光纤则采用发光二极管做光源。多模光纤允许多束光在光纤中同时传播,从而形成模分散(因为每一个“模”光进入光纤的角度不同它们到达另一端点的时间也不同,这种特征称为模分散。),模分散技术限制了多模光纤的带宽和距离,因此,多模光纤的芯线粗,传输速度低、距离短,整体的传输性能差,但其成本比较低,一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境下。单模光纤只能允许一束光传播,所以单模光纤没有模分散特性,因而,单模光纤的纤芯相应较细,传输频带宽、容量大,传输距离长,但因其需要激光源,成本较高。
多模光纤的纤芯直径为50或62.5μm,包层外径125μm,表示为50/125μm或62.5/125μm。单模光纤的纤芯直径为8.3μm,包层外径125μm,表示为8.3/125μm。

1.1多模光缆
多模光纤(Multi Mode Fiber) - 芯较粗(50或62.5μm),可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重。因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里。
1.2单模光缆
单模光纤(Single Mode Fiber):中心纤芯很细(芯径一般为9或10μm),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯,但还存在着材料色散和波导色散,这样单模光纤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。
  后来发现在1310nm波长处,单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看,1310nm正好是光纤的一个低损耗窗口。这样,1310nm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口,也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。1310nm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU-T在G652建议中确定的,因此这种光纤又称G652光纤。

2.多模光纤和单模光纤区别
1、多模光纤是光纤通信最原始的技术,这一技术是人类首次实现通过光纤来进行通信的一项革命性的突破。
2、随着光纤通信技术的发展,特别是激光器技术的发展以及人们对长距离、大信息量通信的迫切需求,人们又寻找到了更好的光纤通信技术-—单模光纤通信。
3、光纤通信技术发展到今天,多模光纤通信固有的很多局限性愈发显得突出:
①、多模发光器件为发光二极管(LED),光频谱宽、光波不纯净、光传输色散大、传输距离小。1000M bit/s带宽传输,可靠距离为255米(m)。100M bit/s带宽传输,可靠距离为2公里(km)。
②、因多模发光器件固有的局限性和多模光纤已有的光学特性限制,多模光纤通信的带宽最大为1000M bit/s。
4、单模光纤通信突破了多模光纤通信的局限:
①、单模光纤通信的带宽大,通常可传100G bit/s以上。实际使用一般分为155M bit/s、1.25G bit/s、2.5G bit/s、10G bit/s。
②、单模发光器件为激光器,光频谱窄、光波纯净、光传输色散小,传输距离远。单模激光器又分为FP、DFB、CWDM三种。FP激光器通常可传输60公里(km),DFB和CWDM激光器通常可传输100公里(km)。

5、数字式光端机采用视频无压缩传输技术,以保证高质量的视频信号实时无延迟传输并确保图像的高清晰度及色彩纯正。这种传输方式信息数据量很大,4路以上视频的光端机均采用1.25G bit/s以上的数据流传输。8路视频的数据流高达1.5G bit/s。
因多模光纤最大带宽仅为1G bit/s,如果采用多模光纤传输,势必造成信息丢失、视频图像出现大量雪花甚至白斑、数据控制失常。
另一个致命的因素就是传输距离的限制,多模光纤1G bit/s带宽的传输距离理论上是255米(m),如果考虑到光链路损耗,实际距离还要小几十米。
6、从单模光纤通信技术诞生之日起,就意味着多模光纤通信方式的淘汰。目前用多模光纤传输的已经很少了,只是因为市场的惯性而延续至今,对光纤通信这一行业的人来说,这早已是不争的事实。我们认为应该本照着对用户负责,对用户长远需求负责的精神提出合理建议

3.单模传输与多模传输
在光纤通信理论中,光纤有单模、多模之分,区别在于: 
  1. 单模光纤芯径小(10m m左右),仅允许一个模式传输,色散小,工作在长波长(1310nm和1550nm),与光器件的耦合相对困难 
  2. 多模光纤芯径大(62.5m m或50m m),允许上百个模式传输,色散大,工作在850nm或1310nm。与光器件的耦合相对容易 
  而对于光端模块来讲,严格的说并没有单模、多模之分。所谓单模、多模模块,指的是光端模块采用的光器件与何种光纤配合能获得最佳传输特性。 
  一般有以下区别: 
  1. 单模模块一般采用LD或光谱线较窄的LED作为光源,耦合部件尺寸与单模光纤配合好,使用单模光纤传输时能传输较远距离
  2. 多模模块一般采用价格较低的LED作为光源,耦合部件尺寸与多模光纤配合好

4.结论:单模还是多模?
  综合以上,用户应从应用的角度、传输距离的角度、前瞻性的角度、造价的角度,综合以上因素,以最低的价格投资最好的性能!

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