一分鐘瞭解光纖、單模光纖、多模光纖

光纖的基本結構
光纖裸纖一般分爲三層:纖芯、包層和塗覆層。

一分鐘瞭解光纖、單模光纖、多模光纖

光纖纖芯和包層是由不同折射率的玻璃組成,中心爲高折射率玻璃纖芯(摻鍺二氧化硅),中間爲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,在光纖和包層間發生全發射(由於包層的折射率稍低於纖芯),從而可以在光纖中傳播。

塗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,塗覆層的使用則起到保護並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別各種光纖。

光纖按傳輸模式分爲單模光纖(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,在光纖和包層間發生全發射,當直徑較小時,只允許一個方向的光通過,即爲單模光纖;當光纖直徑較大時,可以允許光以多個入射角射入並傳播,此時就稱爲多模光纖。

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,單位爲dB/km。光纖損耗的高低直接影響到光纖通信系統傳輸距離或中繼站間隔距離的遠近。 光纖色散是指由於光纖所傳輸的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。

光纖色散分爲材料色散,波導色散和模式色散。前兩種色散由於信號不是單一頻率所引起,後一種色散由於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,在光纖和包層間發生全發射,當直徑較小時,只允許一個方向的光通過,即爲單模光纖;單模光纖的中心玻璃芯很細,芯徑一般爲8.5或9.5μm,並在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的光纖。多模光纖的纖芯直徑一般爲50μm/62.5μm,由於多模光纖的芯徑較大,可容許不同模式的光於一根光纖上傳輸。多模的標準波長分別爲850nm和1300nm。還有一種新的多模光纖標準,稱爲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,兩者的包層直徑都爲125μm。

一分鐘瞭解光纖、單模光纖、多模光纖

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。隨着光穿過纖芯而產生的光反射數量減少,降低了衰減併產生了信號進一步傳播。由於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於長距離的數據傳輸,廣泛應用於電信公司、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,由於纖芯尺寸較大,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於短距離、音頻/視頻應用和局域網(LANs),且OM3/OM4/OM5多模光纖可支持高速率數據傳輸。

帶寬、容量
帶寬被定義爲承載信息的能力。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爲重要,單模光纖的色散小,故能把光以很寬的頻帶傳輸很長距離。由於多模光纖會產生干擾、干涉等複雜問題,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設置爲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,並且傳輸距離更遠,那爲何還需要多模光纖?成本或許就是這個問題的關鍵。由於單模光纖芯徑太小,較難控制光束傳輸,故需要激光作爲光源體。由於光端機非常昂貴,故採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數據中心使用多模光纖來節省成本。

選擇哪種模式的光纖,更多的取決於所需要的應用環境。億源通可提供各種類型的光纖跳線。億源通(HYC)是一家專注於光通信無源基礎器件研發、製造、銷售與服務於一體的國家級高新技術企業。公司主營產品爲:光纖連接器(數據中心高密度光連接器),波分複用器,光分路器等三大核心光無源基礎器件,廣泛應用於光纖到戶、4G/5G移動通信、互聯網數據中心、國防通信等領域。

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