光纖的基本結構

        光纖裸纖一般分為三層：纖芯、包層和涂覆層。

        光纖纖芯和包層是由不同折射率的玻璃組成，中心為高折射率玻璃纖芯(摻鍺二氧化硅)，中間為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（由于包層的折射率稍低于纖芯），從而可以在光纖中傳播。

        涂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，涂覆層的使用則起到保護并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。

        光纖按傳輸模式分為單模光纖（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，即為單模光纖；當光纖直徑較大時，可以允許光以多個入射角射入并傳播，此時就稱為多模光纖。

        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，單位為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。 光纖色散是指由于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。

        光纖色散分為材料色散，波導色散和模式色散。前兩種色散由于信號不是單一頻率所引起，后一種色散由于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，即為單模光纖；單模光纖的中心玻璃芯很細，芯徑一般為8.5或9.5μm，并在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為50μm/62.5μm，由于多模光纖的芯徑較大，可容許不同模式的光于一根光纖上傳輸。多模的標準波長分別為850nm和1300nm。還有一種新的多模光纖標準，稱為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，兩者的包層直徑都為125μm。

        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。隨著光穿過纖芯而產生的光反射數量減少，降低了衰減并產生了信號進一步傳播。由于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于長距離的數據傳輸，廣泛應用于電信公司、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，由于纖芯尺寸較大，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于短距離、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

        帶寬被定義為承載信息的能力。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為重要，單模光纖的色散小，故能把光以很寬的頻帶傳輸很長距離。由于多模光纖會產生干擾、干涉等復雜問題，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設置為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，并且傳輸距離更遠，那為何還需要多模光纖？成本或許就是這個問題的關鍵。由于單模光纖芯徑太小，較難控制光束傳輸，故需要激光作為光源體。由于光端機非常昂貴，故采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，更多的取決于所需要的應用環境。

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