单模光纤和多模光纤的概念「什么是多模光纤」

今天带来单模光纤和多模光纤的概念「什么是多模光纤」，关于单模光纤和多模光纤的概念「什么是多模光纤」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

作为通信人，光纤跳线作为最基本、最常用的产品，其分类与应用大多都能信手拈来。但作为路人甲或普通用户，对这些不同颜色的线确实有点蒙圈，用一句通俗易懂的话来介绍，单模光纤（通常为黄色）适用于远距离通信传输，多模光纤（通常为橙色、水蓝色等其他颜色）适用于短距离通信传输。

一、单多模光纤基本区别

单模光纤（Single Mode Fiber）以一种模式传输，纤芯为9μm，速率在100M/s或1G/s，传输距离5km以上，光源为激光光源。线缆颜色多为黄色，连接头多为蓝色或绿色，适用波长为1310nm~1550nm；

多模光纤（Multi Mode Fiber）支持多种模式传输，纤芯为50μm/62.5μm，典型速率为100M/s，传输距离可达2km，1 G/s可达1000m，10 G/s可达550m，光源为LED光源。线缆颜色千兆多位橙色、万兆多为水蓝色，连接头多位灰白色，适用波长为850nm/1310nm。

二、单/多模光纤分类

单模光纤有G652 G655 G657；多模光纤有OM1、OM2、OM3、OM4、OM5。

新型OM5光纤跳线多为石灰绿色，相对OM4光纤跳线，OM4一次只支持单个波长传输，而OM5一次可以支持4个波长，传输距离也更长，将广泛应用于40G/100G数据中心布线。OM1/OM2广泛用于室内，多为橙色；OM3/OM4多为水蓝色，也有紫罗兰色、品红色等，多用于数据中心10G—40G/100G。

既然单模光纤能传输更远距离，为什么不都使用单模光纤呢？

与单模光纤最大的不同在于，多模光纤具有更大的直径。更大的纤芯直径意味着，多模光纤可以支持多个传输模式，虽然这导致其价格高于单模光纤，但是单模光纤多采用固态激光二极管作为光源，而多模光纤多采用LED作为光源，显然前者的设备比后者的设备更昂贵，导致使用多模光纤的成本远小于使用单模光纤的成本，加之，在短距离光传输条件下，特别是局域网布线场景中，多模光纤与单模光纤的工作状态一样良好，因而在成本优势的推动下，多模光纤更适合用于数据中心建设。

光纤是一种由挤压的玻璃或塑料制成的柔韧的透明纤维，略粗于人的头发。光纤是两端传输光最常用的一种手段，并广泛地应用于光纤通信中。光纤有着比有线电缆更长的传输距离和更高的带宽。光纤通常由低折射率的透明纤芯和透明包层材料组成。光纤作为光波导体，使光在纤芯内发生全反射的现象。

一般来说，有两种光纤：支持的多种传播路径或横向模式的光纤被称为多模光纤(MMF)，而支持单一模式的被称为单模光纤（SMF）。但它们之间有什么区别呢？阅读这篇文章将有助于你得到答案。

一、什么是单模光纤？

在光纤通信中，单模光纤（SMF）是一种在横向模式直接传输光信号的光纤。单模光纤运行在100M/s或1 G/s的数据速率，传输距离都可以达到至少5公里。通常情况下，单模光纤用于远程信号传输。

二、什么是多模光纤？

多模光纤（MMF）主要用于短距离的光纤通信，如在建筑物内或校园里。典型的传输速度是100M/s，传输距离可达2km（100BASE-FX），1 G/s可达1000m，10 G/s可达550m。有两种类型的折射率：渐变折射率和阶跃折射率。

三、单模、多模光纤有何区别？

1、核心直径

多模和单模光纤之间的主要区别是，前者具有更大的直径，通常是50或62.5µm的纤芯直径，而典型的单模光纤是8和10µm的纤芯直径，两者的包层直径都为125µm。

2、光源

通常激光器和LED都作为光源。激光光源明显比LED光源更昂贵，因为它产生的光，可以精确地控制，并具有高的功率。而LED光源产生的光较分散（许多模式的光），这些光源多使用于多模光纤跳线。同时激光光源（产生接近单一模式的光）通常用于单模光纤跳线。

3、带宽

由于多模光纤比单模光纤具有更大的纤芯尺寸，它支持多个传输模式。此外，像多模光纤一样，单模光纤也表现出由多个空间模式引起的模态色散，但单模光纤的模态色散小于多模光纤。因为这些原因，单模光纤比多模光纤具有一个更高的带宽。

4、护套颜色

护套的颜色有时被用来区分多模光纤跳线和多模光纤跳线。根据TIA-598C标准定义，非军事用途，单模光纤采用黄色外护套，且多模光纤采用橙色或水绿色外护套。根据不同的类型，一些厂商使用紫色来区分高性能OM4光纤和其他类型光纤。

5、模态色散

LED光源有时用于多模光纤，去创造不同的速度传播的一系列波长。这将导致多模态色散，它限制了多模光纤跳线的有效传输距离。与之相反，用于驱动单模光纤的激光器产生一个单一波长的光。因此，它的模态色散远小于多模光纤。由于模态色散，多模光纤比单模光纤具有更高的脉冲扩展速率，限制了多模光纤的信息传输容量。

6、价格

对于多模光纤可以支持多个光模式，它的价格高于单模光纤。但在设备方面，由于单模光纤通常采用固态激光二极管，因此，单模光纤的设备比多模光纤的设备更昂贵。因此，使用多模光纤的成本远小于使用单模光纤的成本。

四、应该选择什么样的光纤？

对被覆盖的传输距离以及整体预算的考虑，。如果距离不到几英里，多模光纤将工作良好，传输系统的成本（发射器和接收器）将在3300元至5300元不等。如果被覆盖的距离超过6-10公里，应选择单模光纤，但由于激光二极管的成本增加，传输系统的成本通常会超过6700元。

一个模式就是光在光纤中的一种可能的能量分布状态。同样的波长下，光纤越粗，所能容纳的模式越多。同样的光纤直径和折射率下，光波长越短，光纤能够容纳的模式越多。所以通常多模光纤比同波长的单模光纤更粗。
对单模光纤，传播的所有能量都在一个模式里，通常是最低的HE11模式。对于多模光纤，传播的能量在各个模式间分摊，而且可以随着光纤弯折，能量在不同模式间重新分配。所以多模光纤受到碰触、 弯折变形之后出射光能量分布就很容易变化。相对的，单模光纤受到碰触，出射光基本不受影响。模式就是电磁波的分布结构，多模光纤是具有多种模式，单模光纤只有一种模式可以传播。

1）从结构看，单模光纤纤芯小（8～9微米）；多模光纤纤芯比较大（50～62.5微米）。光纤外径一般都是125微米。

2）从折射率看，单模光纤纤芯是均匀的高折射率，和包层折射率的按照一定的述职孔径（NA）匹配，形成在应用波长的单模形式（仅支持基模）。

多模光纤的纤芯有两类，阶跃型拥有均匀的纤芯，渐变折射率拥有中心高周围逐渐降低的结构（根据带宽不同，OM1，OM2...OM5），可以形成“自聚焦”。

3）从应用方式看，单模光纤一般应用在长距离传输，多模光纤多应用于数据中心。

能量光纤（激光应用）也可能会用到多模，但是非通讯应用，关注的光学性能完全不同。

一、多模光纤

1、什么是多模光纤

当光纤的几何尺寸（主要是纤芯直径d1）远远大于光波波长时（约1µm），光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式。不同的传播模式具有不同的传播速度与相位，导致长距离的传输之后会产生时延、光脉冲变宽。这种现象叫做光纤的模式色散（又叫模间色散）。

模式色散会使多模光纤的带宽变窄，降低了其传输容量，因此多模光纤仅适用于较小容量的光纤通信。

总之多模光纤芯径大（62.5mm或50mm），允许上百个模式传输，色散大，工作波长在850nm。

2、多模光纤的传输距离

相对于双绞线，多模光纤能够支持较长的传输距离；

在10mbps及100mbps的以太网中，多模光纤最长可支持2000米的传输距离；

而于1GbpS千兆网中，多模光纤最高可支持550米的传输距离；

在10Gbps万兆网中，多模光纤OM3可到300米，OM4可达500米；

二、单模光纤

1、什么是单模光纤

当光纤的几何尺寸（主要是芯径）可以与光波长相近时，如芯径d1 在5～10µm范围，光纤只允许一种模式（基模HE11）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。

由于它只有一种模式传播，避免了模式色散的问题，故单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量的光纤通信。因此，要实现单模传输，必须使光纤的诸参量满足一定的条件，通过公式计算得出，对于NA=0.12 的光纤要在λ=1.3µm以上实现单模传输时，光纤纤芯的半径应≤4.2µm，即其纤芯直径d1≤8.4µm。

由于单模光纤的纤芯直径非常细小，所以对其制造工艺提出了更苛刻的要求。

2、单模光纤传输距离

单模光纤的纤芯直径为8.3μm，包层外直径125μm，单模光模块的工作波长为1310nm、1550nm，单模光纤相比于多模光纤可支持更长传输距离，在100Mbps的以太网以至1G千兆网，单模光纤都可支持超过5000m的传输距离。

单模光模块中使用的器件是多模光模块的两倍，所以单模光模块的总体成本要高于多模光模块；单模光模块的传输距离可达150至200km；多模光模块的传输距离仅可达2km。

这里我们对常用的布线距离做个总结：

不同的网络下、不同的波长多模与单模传输距离。

从表中，明显可以看出，多模光纤的传输距离有限，现在在实际应用中，已经用的比较少了。

为什么多模光纤传输距离没有单模远呢？
光纤的工作波长有短波长850nm、长波长1310nm和1550nm。光纤损耗一般是随波长加长而减小，850nm的损耗为2.5dB/km，多模光纤在这一波长工作，损耗过大。

1310nm的损耗为0.35dB/km，1550nm的损耗为0.20dB/km，单模光纤的工作波长，也是光纤的最低损耗。

三、多模光纤收发器与单模光纤收发器的区别

区别

价格：多模的便宜，单模的贵

距离：多模的小于2KM，单模的能传100KM以上

波长：多模850/1310NM，单模1310/1550NM

备注

多模收发器和多模光纤对应, 单模和单模对应, 不能混用。

目前市场上, 多模的收发器价格低廉, 基本200元左右的就很不错了，企业级的300多也够用了，带宽都是100Mbps。

单模收发器与之相比, 市场上货源较少, 价格较贵, 基本要400元左右一个, 带宽是1000Mbps, 比多模要高很多。

虽然多模都在淘汰中，现在用的比较少， 但是因为价格较低很多在监控，主要在500m以下的布线范围内，近距离传输方面还有在用 ，但我们还是推荐单模，性能不如单模。

多模收发器接收多个传输模式，传输距离比较近。

单模收发器只接收单一的模式。传输距离比较远。

四、光模块的使用

1、单模/多模光纤可以和单模/多模光模块可以混用吗？

答：单模/多模光纤可以和单模/多模光模块混用结果如下表所示，我们可以看到它们是不能混用的，必须要将光纤和光模块匹配好才可以正常使用。

单模光模块在多模上传输会出现很大的丢包。

2、多模光纤能和单模光模块一起使用吗？如果不能，那么原因是什么？答：不能。多模光纤最好和多模光模块一起使用，因为多模和单模的转换器必须是相应的波长和光收发功能才能实现光电转换，所以多模光纤能和单模光模块一起使用无法保障使用效果。

3、我们机房全部都是单模的光模块，光纤是多模的，难道机房的光模块全部要换成多模的？

答：最好全都换成多模的光模块，不能单模和多模混用，因为单模光纤和多模光纤的芯径差别很大，会导致两者匹配时插损太大。

五、光纤光缆的使用

1、如何选择光缆？

光缆的选择除了根据光纤芯数和光纤种类以外，还要根据光缆的使用环境来选择光缆的结构和外护套。

1）、户外用光缆直埋时，宜选用松套铠装光缆。架空时，可选用带两根或多根加强筋的黑色PE外护套的松套光缆。

2）、建筑物内用的光缆在选用时应选用紧套光缆并注意其阻燃、毒和烟的特性。一般在管道中或强制通风处可选用阻燃但有烟的类型（Plenum）或可燃无毒的类型（LSZH），暴露的环境中应选用阻燃、无毒和无烟的类型（Riser）。

3）、楼内垂直或水平布缆时，可选用与建筑物内通用的紧套光缆、配线光缆或分支光缆时。

4）、根据网络应用和光缆应用参数选择单模和多模光缆，通常室内和短距离应用以多模光缆为主，室外和长距离应用以单模光缆为主。

2、在光纤的连接中，如何选择固定连接和活动连接的不同应用？

光纤的活动连接是通过光纤连接器实现的。光链路中的一个活动连接点就是一个明确的分割界面。在活动连接和固定连接的选择上，固定连接的优势体现在成本较低、光损耗较小，但灵活性较差，而活动连接与之相反。网络设计时需要根据整条链路情况，灵活选择活动和固定连接的使用，保证既有灵活性，又有稳定性，从而充分发挥各自的优势。活动连接界面是重要的测试、维护、变更的界面，活动连接比固定连接相对容易找到链路中的故障点，为故障器件的更换增加便捷性，从而提高系统维护性和减少维护成本。

3、光纤越来越接近用户终端，“光纤到桌面”的意义和系统设计时需要注意哪些因素？

“光纤到桌面”在水平子系统的应用中，和铜缆的关系是相辅相成不可或缺的。光纤有其特有的长处，比如传输距离远、传输稳定、不受电磁干扰的影响、支持带宽高、不会产生电磁泄露。这些特点使得光纤在一些特定的环境中发挥着铜缆不可替代的作用：

1）、当信息点传输距离大于100m时，如果选择使用铜缆。必须添加中继器或增加网络设备和弱电间，从而增加成本和故障隐患，使用光纤可以轻易地解决这一问题。

2）、在特定工作环境中（如工厂、医院、空调机房、电力机房等）存在着大量的电磁干扰源，光纤可以不受电磁干扰，在这些环境中的稳定运行。

3）、光纤不存在电磁泄漏，要检测光纤中传输的信号是非常困难的。在保密等级要求较高的地方（如军事、研发、审计、政府等行业）是很好的选择。

4）、对带宽的需求较高的环境，达到了1G以上，光纤是很好的选择。

光纤的应用正在从主干或机房逐渐延伸到桌面和住宅用户，这就意味着越来越多的不了解光纤特性的用户开始接触到光纤系统。所以设计光纤链路系统和选择产品时，应充分考虑系统当前和未来的应用需求，使用兼容的系统和产品，最大可能地便于维护和管理，适应千变万化的现场实际情况和用户安装需求等。

4、FC连接器可以直接与SC连接器连接吗？

可以，这仅仅是两种不同类型的连接器的不同连接方法。

如果你需要连接他们，你必须选择混合的转接适配器，使用FC/SC适配器可以分别连接两端的FC连接器和SC连接器。这种方法要求连接器应当都是平面研磨，如果你一定需要连接斜角度（APC）连接器，则必采用第二种防止损伤的方法。

第二种方法是使用混合跳线和两个连接适配器。混合跳线是指两端使用不同的光纤连接器类型，这些连接器将连接至你需要连接的地方，这样就可以在配线面板中使用通用的适配器与系统相连，但是对系统衰减预算带来一个连接器对的增加量。

5、光纤的固定连接包括机械式光纤接续和热熔接，那么机械式光纤接续和热熔接的选用原则有哪些？

机械式光纤接续俗称为光纤冷接，是指不需要热熔接机，通过简单的接续工具、利用机械连接技术实现单芯或多芯光纤永久连接的光纤接续方式。总的来说，对小芯数多地点分散的光纤进行接续时，宜采用机械接续取代热熔接。

机械式光纤接续技术早期经常被应用在线路抢修、特殊场合的小规模应用等工程实践当中。近年来随着光纤到桌面和光纤到户（ FTTH）在的大规模部署，人们认识到机械式光纤接续作为一种重要的光纤接续手段的意义。

对于具有用户数量大而地点分散的特点的光纤到桌面和光纤到户应用，当用户规模到一定程度后，施工复杂程度和施工人员和熔接机无法满足用户开通服务的时间要求。机械式光纤接续方式由于操作简单，人员培训周期短，设备投资小等特点，为光纤大规模部署提供了成本效益最高的光纤接续解决方案。比如楼道高处、狭小空间内，照明不足、现场取电不方便等场合，机械式光纤接续为设计、施工和维护人员提供了一个方便、实用、快捷、高性能的光纤接续手段。