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多模和單模光纖的區別 單模光纖與多模光纖區別是什么?

小知識



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多模和單模光纖的區別 單模光纖與多模光纖區別是什么?

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首先是介紹下多模光纖和單模光纖區別：
1、 多模光纖是光纖通信最原始的技術，這一技術是人類首次實現通過光纖來進行通信的一項革命性的突破 。
2、 隨著光纖通信技術的發展，特別是激光器技術的發展以及人們對長距離、大信息量通信的迫切需求，人們又尋找到了更好的光纖通信技術—-單模光纖通信 。
3、 光纖通信技術發展到今天，多模光纖通信固有的很多局限性愈發顯得突出：
①多模發光器件為發光二極管(LED)，光頻譜寬、光波不純凈、光傳輸色散大、傳輸距離小 。1000M bit/s帶寬傳輸，可靠距離為255米(m) 。100M bit/s帶寬傳輸，可靠距離為2公里(km) 。
②因多模發光器件固有的局限性和多模光纖已有的光學特性限制，多模光纖通信的帶寬最大為1000M bit/s 。
4、 單模光纖通信突破了多模光纖通信的局限：
①單模光纖通信的帶寬大，通?？蓚?00G bit/s以上 。實際使用一般分為155M bit/s、1.25G bit/s、2.5G bit/s、10G bit/s 。
②單模發光器件為激光器，光頻譜窄、光波純凈、光傳輸色散小，傳輸距離遠 。單模激光器又分為FP、DFB、CWDM三種 。FP激光器通?？蓚鬏?0公里(km)，DFB和CWDM激光器通?？蓚鬏?00公里(km) 。
5、 數字式光端機采用視頻無壓縮傳輸技術，以保證高質量的視頻信號實時無延遲傳輸并確保圖像的高清晰度及色彩純正 。這種傳輸方式信息數據量很大，4路以上視頻的光端機均采用1.25G bit/s以上的數據流傳輸 。8路視頻的數據流高達1.5G bit/s 。
因多模光纖最大帶寬僅為1G bit/s，如果采用多模光纖傳輸，勢必造成信息丟失、視頻圖像出現大量雪花甚至白斑、數據控制失常 。
另一個致命的因素就是傳輸距離的限制，多模光纖1G bit/s帶寬的傳輸距離理論上是255米(m)，如果考慮到光鏈路損耗，實際距離還要小幾十米 。
6、 從單模光纖通信技術誕生之日起，就意味著多模光纖通信方式的淘汰 。目前用多模光纖傳輸的已經很少了，只是因為市場的慣性而延續至今，對光纖通信這一行業的人來說，這早已是不爭的事實 。我們認為應該本照著對用戶負責，對用戶長遠需求負責的精神提出合理建議
根據傳輸點模數的不同，光纖可分為單模光纖和多模光纖 。所謂”模”是指以一定角速度進入光纖的一束光 。單模光纖采用固體激光器做光源，多模光纖則采用發光二極管做光源 。多模光纖允許多束光在光纖中同時傳播，從而形成模分散(因為每一個“?！惫膺M入光纖的角度不同它們到達另一端點的時間也不同，這種特征稱為模分散 。)，模分散技術限制了多模光纖的帶寬和距離，因此，多模光纖的芯線粗，傳輸速度低、距離短，整體的傳輸性能差，但其成本比較低，一般用于建筑物內或地理位置相鄰的環境下 。單模光纖只能允許一束光傳播，所以單模光纖沒有模分散特性，因而，單模光纖的纖芯相應較細，傳輸頻帶寬、容量大，傳輸距離長，但因其需要激光源，成本較高 。
單/多模光纖傳輸
多模光纖
多模光纖中光信號通過多個通路傳播;通常建議在距離不到英里時應用 。
多模光纖從發射機到接收機的有效距離大約是5英里 。可用跟離還受發射/接收裝置的類型和質量影響; 光源越強、接收機越靈敏，距離越遠 。研究表明，多模光纖的帶寬大約為4000Mb/s 。
制造的單模光纖是為了消除脈沖展寬 。由于纖芯尺寸很小(7-9微米)，因此消除了光線的跳躍 。在1310和 1550nm波長使用聚焦激光源 。這些激光直接照射進微小的纖芯、并傳播到接收機，沒有明顯的跳躍 。如果可以把 多模比作獵愴，能夠同時把許多彈丸裝人槍筒，那么單模就是***，單一光線就像一顆子彈 。
單模光纖
單模光纖的纖芯較細，使光線能夠直接發射到中心 。建議距離較長時采用 。
另外，單模信號的距離損失比多模的小 。在頭3000英尺的距離下，多模光纖可能損失其LED光信號強度的50%，而單模在同樣距離下只損失其激光信號的6.25% 。
單模的帶寬潛力使其成為高速和長距離數據傳輸的唯一選擇 。最近的測試表明，在一根單模光纜上可將40G以太網的64信道傳輸長達2，840英里的距離 。
在安全應用中，選擇多模還是單模的最常見決定因素是距離 。如果只有兒英里，首選多模，因為LED發射/接收機比單模需要的激光便宜得多 。如果距離大于5英里，單模光纖最佳 。另外一個要考慮的問題是帶寬;如果將來的應用可能包括傳輸大帶寬數據信號，那么單模將是最佳選擇 。
單模光纖只有單一的傳播路徑，一般用于長距離傳輸，多模光纖有多種傳播路徑，多模光纖的帶寬為50MHz~500MHz/Km，單模光纖的帶寬為2000MHz/Km，光纖波長有850nm，1310nm和1550nm等 。850nm波長區為多模光纖通信方式;1550nm波長區為單模光纖通信方式;1310nm波長區有多模和單模兩種;850nm的衰減較大，但對于2~3MILE(1MILE=1604m)的通信較經濟 。光纖尺寸按纖維直徑劃分有50μm緩變型多模光纖、62.5μm緩變增強型多模光纖和8.3μm突變型單模光纖，光纖的包層直徑均為125μm，故有62.5/125μm、50/125μm、9/125μm等不同種類 。
光纜外套標識，50/125, 62.5/125為多模，9/125(g652)為單模
光纖可磨接后用100/200倍放大鏡察看，一個小黑點的是單模，大一點有雙環的是多模 。纖芯在熔接機內也能分辯出，在熔接機顯示器看中間是空的是單模，看上去一體的是多模 。
簡單的用途區別：多模一般應用在園區內較近的地方之間;
單模傳輸距離較遠，一般應用在電信領域 。
單模傳輸與多模傳輸
在光纖通信理論中，光纖有單模、多模之分，區別在于：
1. 單模光纖芯徑小(10m m左右)，僅允許一個模式傳輸，色散小，工作在長波長(1310nm和1550nm)，與光器件的耦合相對困難
2. 多模光纖芯徑大(62.5m m或50m m)，允許上百個模式傳輸，色散大，工作在850nm或1310nm 。與光器件的耦合相對容易
而對于光端模塊來講，嚴格的說并沒有單模、多模之分 。所謂單模、多模模塊，指的是光端模塊采用的光器件與何種光纖配合能獲得最佳傳輸特性 。
一般有以下區別：
1. 單模模塊一般采用LD或光譜線較窄的LED作為光源，耦合部件尺寸與單模光纖配合好，使用單模光纖傳輸時能傳輸較遠距離
2. 多模模塊一般采用價格較低的LED作為光源，耦合部件尺寸與多模光纖配合好
1、光纖分類
光纖按光在其中的傳輸模式可分為單模和多模 。多模光纖的纖芯直徑為50或62.5μm，包層外徑125μm，表示為50/125μm或62.5/125μm 。單模光纖的纖芯直徑為8.3μm，包層外徑125μm，表示為8.3/125μm 。
光纖的工作波長有短波850nm、長波1310nm和1550nm 。光纖損耗一般是隨波長增加而減小，850nm的損耗一般為2.5dB/km,1.31μm的損耗一般為0.35dB/km，1.55μm的損耗一般為0.20dB/km，這是光纖的最低損耗，波長1.65μm以上的損耗趨向加大 。由于OHˉ(水峰)的吸收作用，900~1300nm和1340nm~1520nm范圍內都有損耗高峰，這兩個范圍未能充分利用 。
2、多模光纜
多模光纖(Multi Mode Fiber) -芯較粗(50或62.5μm)，可傳多種模式的光 。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重 。因此，多模光纖傳輸的距離就比較近，一般只有幾公里 。如下表，為多模光纜的帶寬的比較：
提到萬兆多模光纜，需要作些說明，光纖系統在傳輸光信號時，離不開光收發器和光纖 。因傳統多模光纖只能支持萬兆傳輸幾十米，為配合萬兆應用而采用的新型光收發器，ISO/IEC 11801制定了新的多模光纖標準等級，即OM3類別，并在2002年9月正式頒布 。OM3光纖對LED和激光兩種帶寬模式都進行了優化，同時需經嚴格的DMD測試認證 。采用新標準的光纖布線系統能夠在多模方式下至少支持萬兆傳輸至300米，而在單模方式下能夠達到10公里以上(1550nm更可支持40公里傳輸) 。
3、單模光纜
單模光纖(Single Mode Fiber)：中心纖芯很細(芯徑一般為9或10μm)，只能傳一種模式的光 。因此，其模間色散很小，適用于遠程通訊，但還存在著材料色散和波導色散，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩定性要好 。
后來發現在1310nm波長處，單模光纖的總色散為零 。從光纖的損耗特性來看，1310nm正好是光纖的一個低損耗窗口 。這樣，1310nm波長區就成了光纖通信的一個很理想的工作窗口，也是現在實用光纖通信系統的主要工作波段 。1310nm常規單模光纖的主要參數是由國際電信聯盟ITU-T在G652建議中確定的，因此這種光纖又稱G652光纖 。
上面提到由于OHˉ(水峰)的吸收作用，900~1300nm和1340nm~1520nm范圍內都有損耗高峰，該現象稱為水峰 。目前美國康普公司提供的TeraSPEEDTM零水峰單模光纜，正解決了此問題，TeraSPEED 系統通過消除了1400nm 水峰的影響因素, 從而為用戶提供了更廣泛的傳輸帶寬, 用戶可以自由使用從1260nm 到1620nm 的所有波段, 因此傳輸通道從以前的240增加到400，性能比傳統單模光纖多50%的可用帶寬，為將來升級為100G帶寬的CWDM 粗波分復用技術打下了堅實的基礎，TeraSPEED 解決方案為園區/城市級理想的主干光纖系統 。
同時，由于G.652.D 是單模光纖的最新的指標，是所有G.652級別中指標最嚴格的并且完全向下兼容的 。如果，僅指明G.652意味著 G.652.A 的性能規范，這一點應特別注意 。TeraSPEED 光纖超過所有的指標均滿足 G.652.A, .B, .C和.D 的性能規范，如下表：
而我們對于單模光纜的選型建議如下：
A.從傳輸距離的角度，如果希望今后支持萬兆傳輸，而距離較遠應考慮采用單模光纜 。
B.從造價的角度，零水峰光纜提供比單模光纖多50%帶寬，而造價上又相差不多，事實上美國康普公司目前已經不提供普通單模光纖，只提供零水峰光纖這樣的更高性能的產品給用戶 。
4、結論：單模還是多模好?
【多模和單模光纖的區別 單模光纖與多模光纖區別是什么?】綜合以上的分析，我們認為，用戶應從應用的角度、傳輸距離的角度、前瞻性的角度、造價的角度，綜合以上因素，以最低的價格投資最好的性能！