光纤、单模光纤和多模光纤三者的基本结构和区别

光纤的基本结构

光纤裸纤一般分为三层：纤芯、包层和涂覆层。

光纤纤芯和包层是由不同折射率的玻璃组成，中心为高折射率玻璃纤芯（掺锗二氧化硅），中间为低折射率硅玻璃包层（纯二氧化硅）。光以一特定的入射角度射入光纤，在光纤和包层间发生全发射（由于包层的折射率稍低于纤芯），从而可以在光纤中传播。

涂覆层的主要作用是保护光纤不受外界的损伤，同时又增加光纤的柔韧性。正如前面所述，纤芯和包层都是玻璃材质，不能弯曲易碎，涂覆层的使用则起到保护并延长光纤寿命的作用。

非裸纤的光纤外面还会加一层外护套，除了起到保护作用，不同颜色的外护套还可以用来区别各种光纤。

光纤按传输模式分为单模光纤（Single Mode Fiber）和多模光纤（Multi Mode Fiber）。光以一特定的入射角度射入光纤，在光纤和包层间发生全发射，当直径较小时，只允许一个方向的光通过，即为单模光纤;当光纤直径较大时，可以允许光以多个入射角射入并传播，此时就称为多模光纤。

光纤的传输特性

光纤有两个主要的传输特性：损耗和色散。 光纤的损耗是指光纤每单位长度上的衰减，单位为dB/km。光纤损耗的高低直接影响到光纤通信系统传输距离或中继站间隔距离的远近。 光纤色散是指由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，从而导致信号的畸变。

光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。信号不是单一模式会引起模式色散。单模光纤只传单一基模，所以只有材料色散和波导色散，没有模式色散。而多模光纤则存在模间色散。光纤的色散不仅影响光纤的传输容量，也限制了光纤通信系统的中继距离。

单模光纤（SM Fiber）

单模光纤（Single Mode Fiber），光以一特定的入射角度射入光纤，在光纤和包层间发生全发射，当直径较小时，只允许一个方向的光通过，即为单模光纤;单模光纤的中心玻璃芯很细，芯径一般为8.5或9.5μm，并在1310和1550nm的波长下工作。

多模光纤（MM Fiber）

多模光纤（Multi Mode Fiber），就是允许有多个导模传输的光纤。多模光纤的纤芯直径一般为50μm/62.5μm，由于多模光纤的芯径较大，可容许不同模式的光于一根光纤上传输。多模的标准波长分别为850nm和1300nm。还有一种新的多模光纤标准，称为WBMMF（宽带多模光纤），它使用的波长在850nm到953nm之间。

单模光纤和多模光纤，两者的包层直径都为125μm。

单模光纤还是多模光纤？

传输距离

单模光纤的直径较小使反射更加紧密，仅允许一种模式的光传播，从而使光信号传播的更远。随着光穿过纤芯而产生的光反射数量减少，降低了衰减并产生了信号进一步传播。由于其没有模间色散或模间色散很小，单模光纤可以传输40公里甚至更远的距离而不影响信号，因此单模光纤一般用于长距离的数据传输，广泛应用于电信公司、有线电视提供商和高等院校等。

多模光纤具有较大的直径芯，可以传播多种模式的光。在多模传输下，由于纤芯尺寸较大，模间色散较大，即光信号“扩散”较快。长距离传输时信号的质量会降低，因此多模光纤通常用于短距离、音频/视频应用和局域网（LANs），且OM3/OM4/OM5多模光纤可支持高速率数据传输。

带宽、容量

带宽被定义为承载信息的能力。影响光纤传输带宽度的主要因素是各种色散，而其中的模式色散最为重要，单模光纤的色散小，故能把光以很宽的频带传输很长距离。由于多模光纤会产生干扰、干涉等复杂问题，因此在带宽、容量上均不如单模光纤。最新一代的多模光纤带宽OM5设置为28000MHz/km，而单模光纤带宽则要大的多。

成本

如果单模光纤具有更高的带宽，并且传输距离更远，那为何还需要多模光纤？成本或许就是这个问题的关键。由于单模光纤芯径太小，较难控制光束传输，故需要激光作为光源体。由于光端机非常昂贵，故采用单模光纤的成本会比多模光纤光缆的成本高。这一事实促使大多数数据中心使用多模光纤来节省成本。

选择哪种模式的光纤，更多的取决于所需要的应用环境。