单模与多模光纤区别及相关介绍

单模光纤与多模光纤区别
单模光纤和多模光纤可以从纤芯的尺寸大小来简单地判别。

单模光纤的纤芯很小,约4～10um,只传输主模态。

这样可完全避免了模态色散，使得传输频带很宽，传输容量很大。

这种光纤适用于大容量、长距离的光纤通信。

它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势。

多模光纤又分为多模突变型光纤和多模渐变型光纤。

前者纤芯直径较大，传输模态较多，因而带宽较窄，传输容量较小；后者纤芯中折射率随着半径的增加而减少，可获得比较小的模态色散，因而频带较宽，传输容量较大，目前一般都应用后者。

由于多模光纤中不同模式光的传波速度不同，因此多模光纤的传输距离很短。

而单模光纤就能用在无中继的光通讯上。

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。

单模光纤只传基模一种模式，多模可以传多种模式。

单模主要用于长途干线，多模用于局域。

前面有人说单模比多模细得多，其实是不对的，两种纤包层直径都为125只是芯径不一样，单模为9多模一般常用的有50和62.5两种。

一般情况单模不会直接和多模相接是通过设备转换。

下面是一些更详细的介绍：
一、光纤
二、光缆
三、光纤通信系统及其构成
四、光缆的种类和机械性能
一、光纤
1、概述光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。

中心是光传播的玻璃芯。

在多模光纤中，芯的直径是15μm~50μm，大致与人的头发的粗细相当。

而单模光纤芯的直径为8μm~10μm。

芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。

再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。

光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。

纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。

其结构如图1所示。

图1光纤刨面结构示意陆地上的光纤通常埋在地下1米处，有时会受到地下小动物的破坏。

在靠近海岸的地方，越洋光纤外壳被埋在沟里。

在深水中，它们处于底部，极有可能被鱼类咬坏或被渔船撞坏。

2、分类光纤主要分以下两大类:
1）传输点模数类传输点模数类分单模光纤(SingleModeFiber)和多模光纤(MultiModeFiber)。

单模光纤的纤芯直径很小,在给定的工作波长上只能以单一模式传输,传输频带宽,传输容量大。

多模光纤是在给定的工作波长上,能以多个模式同时传输的光纤。

与单模光纤相比,多模光纤的传输性能较差。

2)折射率分布类折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤。

跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是一个常数。

在纤芯和保护层的交界面,折射率呈阶梯型变化。

渐变式光纤纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小,在纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。

纤芯的折射率的变化近似于抛物线。

3、连接方式光纤有三种连接方式。

首先，可以将它们接入连接头并插入光纤插座。

连接头要损耗10%到20%的光，但是它使重新配置系统很容易。

第二，可以用机械方法将其接合。

方法是将两根小心切割好的光纤的一端放在一个套管中，然后钳起来。

可以让光纤通过结合处来调整，以使信号达到最大。

机械结合需要训练过的人员花大约5分钟的时间完成，光的损失大约为10%。

第三，两根光纤可以被融合在一起形成坚实的连接。

融合方法形成的光纤和单根光纤差不多是相同的，但也有一点衰减。

对于这三种连接方法，结合处都有反射，并且反射的能量会和信号交互作用。

4、发送和接收有两种光源可被用作信号源：发光二极管LED(light-emittingdiode)和半导体激光ILD(injectionlaserdiode)。

它们有着不同的特性，如下表:
项目LED 半导体激光
数据速率低高
模式多模多模或单模
距离短长
生命期长短
温度敏感性较小较敏感
造价低造价昂贵
光纤的接收端由光电二极管构成，在遇到光时，它给出一个点脉冲。

光电二极管的响应时间一般为1ns，这就是把数据传输速率限制在1Gb/s内的原因。

热噪声也是个问题，因此光脉冲必须具有足够的能量以便被检测到。

如果脉冲能量足够强，则出错率可以降到非常低的水平。

5、接口目前使用的接口有两种。

无源接口由两个街头熔于主光纤形成。

接头的一端有一个发光二极管或激光二极管（用于发送）。

另一端有一个光电二极管（用于接收）。

接头本身是完全无源的，因而是非常可靠的。

另一种接口被称作有源中继器(activerepeater)。

输入光在中继器中被转变成电信号，如果信号已经减弱，则重新放大到最强度，然后转变成光再发送出去。

连接计算机的是一根进入信号再生器的普通铜线。

现在已有了纯粹的光中继器，这种设备不需要光电转换，因而可以以非常高的带宽运行。

二、光缆光导纤维是一种传输光束的细微而柔韧的媒质。

光导纤维电缆由一捆纤维组成,简称为光缆。

光缆是数据传输中最有效的一种传输介质,它有以下几个优点：
1)频带较宽。

2)电磁绝缘性能好。

光纤电缆中传输的是光束,由于光束不受外界电磁干扰与影响,而且本身也不向外辐射信号,因此它适用于长距离的信息传输以及要求高度安全的场合。

当然,抽头困难是它固有的难题,因为割开的光缆需要再生和重发信号。

3)衰减较小。

可以说在较长距离和范围内信号是一个常数。

4)中继器的间隔较大,因此可以减少整个通道中继器的数目,可降低成本。

根据贝尔实验室的测试,当数据的传输速率为420Mbps且距离为119公里无中继器时,其误码率为10—8,可见其传输质量很好。

而同轴电缆和双绞线每隔几千米就需要接一个中继器。

在使用光缆互联多个小型机的应用中,必须考虑光纤的单向特性,如果要进行双向通信,那么就
应使用双股光纤。

由于要对不同频率的光进行多路传输和多路选择,因此在通信器件市场上又出现了光学多路转换器。

在普通计算机网络中安装光缆是从用户设备开始的。

因为光缆只能单向传输。

为了实现双向通信,光缆就必需成对出现,一个用于输入,一个用于输出。

光缆两端接光学接口器。

安装光缆需格外谨慎。

连接每条光缆时都要磨光端头,通过电烧烤或化学环氯工艺与光学接口连在一起,确保光通道不被阻塞。

光纤不能拉得太紧,也不能形成直角。

光纤的类型由模材料(玻璃或塑料纤维)及芯和外层尺寸决定,芯的尺寸大小决定光的传输质量。

常用的光纤缆有:·8.3μm芯、125μm外层、单模。

·62.5μm芯、125μm外层、多模。

·50μm芯、125μm
外层、多模。

·100μm芯、140μm外层、多模。

三、光纤通信系统及其构成
1、光纤通信系统光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输媒体的通信方式,起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机。

·光源是光波产生的根源。

·光纤是传输光波的导体。

·光发送机的功能是产生光束,将电信号转变成光信号,再把光信号导入光纤。

·光接收机的功能负责接收从光纤上传输的光信号,并将它转变成电信号,经解码后再作相应处理。

2、组成光纤通信系统的基本构成如图3所示:图3光纤通信系统的基本构成光纤通信系统的主要优点有：
1)传输频带宽,通信容量大。

2)线路损耗低,传输距离远。

3)抗干扰能力强,应用范围广。

4)线径细,重量轻。

5)抗化学腐蚀能力强。

6)光纤制造资源丰富。

在网络工程中,一般用62.5μm/125μm规格的多模光纤,有时也用100μm/125μm和
100μm/140μm规格的光纤。

户外布线大于2公里时可选用单模光纤。

在进行综合布线时需要了解的光纤的一些基本特性,现以AMP(安普)公司的光纤线缆产品为例说明。

表1和表2分别为光纤性能指标和使用温度范围。

表1安普光纤线缆的特性
单模(1310/1550nm) 多模50/125(850/1300nm) 多模LSZH50/125(850/1300nm) 多模62.5/125(850/1300nm) 多模扩展型Grade62.5/125(850/1300nm)
室内光纤最大衰减值典型衰减值带宽
(MHZ/km) 0.7/0.70.5/0.5--/-- 3.5/2.02.6/1.1400/400 3.5/2.02.6/1.1400/800 3.5/1.02.9/0. 9160/500 3.5/1.02.9/0.9200/600
室外光纤最大衰减值典型衰减值带宽
(MHZ/km) 0.5/0.40.4/0.3--/-- 3.5/2.02.6/1.1400/400 3.5/2.02.6/1.1400/800 3.5/1.02.9/0. 9160/500 3.5/1.02.9/0.9200/600
表2安普光纤的温度适用范围室内和阻燃型低烟及无毒气性能(LSZH)
室内光纤贮存应
用 -40ºC~+85ºC(-40ºF~+185ºF)-20ºC~+85ºC(-4ºF~+185ºF) -10ºC~+60ºC(+14ºF~+140ºF )-10ºC~+60ºC(+14ºF~+140ºF)
标准光纤 LSZH及铝外衣
室外光纤贮存应
用 -40ºC~+75ºC(-40ºF~+167ºF)-40ºC~+75ºC(-4ºF~+167ºF) -20ºC~+60ºC(-4ºF~+190ºF)-20ºC~+60ºC(-40ºF~+190ºF)
为了便于阅读以下的表格,先对直径、重量、拉力、弯曲半径作如下解释:·直径:单位用μm表示。

·重量:用kg/km表示。

·拉力:拉力单位用N(牛顿)。

对拉力分两种情况说明:安装时最大为2700N;安装后,即长期为440N;·弯曲半径:指光缆安装拐弯时的弯曲半径。

四、光缆的种类和机械性能
1.单芯互联光缆
(1)应用范围·跳线。

·内部设备连接。

·通信柜配线面板。

·墙上出口到工作站的连接。

·水平拉线,直接端接。

·适用于使用环氧树脂或LIGHTCRIMP连接头端接。

(2)性能优点·高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。

·900μm紧密缓冲外衣易于连接与剥除。

·Aramid抗拉线增强组织,提高了对光纤的保护。

·UL/CSA验证符合OFNR和OFNP性能要求。

·设计和测试均根据BellcoreGR-409-CORE及IEC793-1/794-1标准。

·扩展级别62.5/125符合ISO/IEC11801:1995标准。

2.双芯互联光缆
(1)应用范围·交连跳线。

·水平走线直接端接。

·光纤到桌。

·通信柜配线面板。

·墙上出口到工作站的连接。

·适用于使用环氧树脂或LIGHTCRIMP连接头端接。

(2)性能与特点·光纤之间易于区分。

·高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。

·900μm 紧密缓冲外衣易于连接与剥除。

·Aramid抗拉线增强组织提高了对光纤的保护。

·UL/CSA验证符合OFNR和OFNP性能要求。

·设计和测试均根据BellcoreGR-409-CORE及
IEC793-1/794-1标准。

·扩展级别62.5/125符合ISO/IEC11801:1995标准。

3.分布式光缆
(1)应用范围·多点信息口水平布线。

·垂直布线。

·大楼内主干布线。

·从设备间到无源跳线间的连接。

·从主干分支到各楼层应用。

·适用于胶水型光纤连接头以及LIGHTCRIMP光纤头端接。

(2)性能与特点·高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。

·900μm紧密缓冲外衣易于连接与剥除。

·按照EZA标准色码标识。

·UL/CSA验证符合OFNR和OFNP性能要求。

·设计和测试均根据BellcoreGR-409-CORE及IEC793-1/794-1标准。