詳談單模光纖和多模光纖的區別及常見疑問解答

在網絡高速發展進程中，光纖憑藉著傳輸速率快、傳輸容量大等優勢被廣泛應用於光纖通信領域。根據光傳輸模式的不同光纖被分為單模光纖和多模光纖，由於這兩種光纖的幾何特性和傳輸特性大不相同，導致它們在實際應用中也存在較大差異性。接下來本文將對單模光纖和多模光纖的區別及使用進行詳細介紹，指導您正確選擇和使用單多模光纖。

一、單模光纖和多模光纖的基本結構區別

光纖一般由外護套、包層、纖芯和光源等結構組成。如下文所示，單模光纖和多模光纖在外護套、芯徑和光源三個方面存在以下區別：

外護套顏色差異

通過光纖的外護套顏色可快速區分單模光纖和多模光纖。根據TIA-598C標準定義，OS1/OS2單模光纖的外護套顏色為黃色，而多模光纖的外護套顏色為橙色或水綠色，其中OM1/OM2多模光纖採用橙色外護套，OM3/OM4多模光纖採用水綠色外護套，OM5多模光纖則採用綠色外護套。

圖1：單模光纖和多模光纖外護套顏色對比

纖芯的直徑差異

單模光纖和多模光纖在纖芯直徑上存在明顯差異。

單模光纖（SMF）的纖芯直徑一般為9μm，由於纖芯窄，它只能在1310nm、1550nm以及WDM波長上傳輸一種模式的光，也正因如此，單模光纖色散較小，帶寬高，而多模光纖（MMF）的纖芯直徑一般為50/62.5μm，纖芯寬，它能在給定的工作波長（850nm或1310nm波長）上傳輸多種模式的光，但因為多模光纖中傳輸的模式多達數百個，各個模式的傳輸常數和群速率不同，導致多模光纖的帶寬窄、色散大，損耗也大。

圖2：單模光纖和多模光纖纖芯直徑對比

備註：大多數光纖的標準包層直徑是125μm，標準外保護層直徑是245μm，不區分單多模。

光源差異

單模光纖和多模光纖採用的光源不同，單模光纖一般採用激光光源，而多模光纖一般採用LED光源。

圖3：單模光纖和多模光纖採用的光源對比

二、單模光纖和多模光纖的傳輸距離區別

眾所周知，單模光纖常用於長距離傳輸，多模光纖一般用於短距離傳輸。而不同類型的單模和多模光纖應用在不同速率以太網中傳輸距離各不相同，如下表所示：

表1：單模光纖和多模光纖傳輸距離對比

部分數據來源於飛速（FS）

從表中可以看出，在1G和10G速率下，單模光纖比多模光纖的傳輸距離遠的多，那麼數據中心為什麼不全部採用單模光纖呢？這是由於數據中心的建設以短距離傳輸為主，在短距離傳輸應用中，多模光纖與單模光纖的性能一致，但成本更低，且OM3/OM4多模光纖能支持更高的速率，在如今高速率網絡時代，多模光纖的需求量也不容小覷。

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三、單模光纖和多模光纖的成本區別

上文提到單模光纖的成本比多模光纖高，這主要是由設備硬件、光源以及材質等成本引起的差異。

同樣，多模光纖系統搭建成本比單模光纖系統更低。以飛速（FS）解決方案為例，一套多模傳輸系統的成本（多模光模組和光纖跳線搭配）在3300元至5300元不等，而一套單模傳輸系統（單模光模組和跳線搭配）的成本通常會超過6700元，二者價格差在1000元以上。

四、單模光纖和多模光纖常見問答

1、單模光纖和多模光纖可以混合使用嗎？

由於單模光纖和多模光纖的傳輸模式不同，兩根光纖不能直接連接在一起，否則容易造成鏈路損耗，產生線路抖動。但我們可以使用轉換設備，如單多模轉換跳線（即模式調節跳線），將單模鏈路和多模鏈路連接起來。這篇文章介紹了幾種實現單多模鏈路連接的工具《如何實現多模光纖到單模光纖的轉換？》，有興趣可以閱讀了解。

2、可以在單模光纖上使用多模光模組嗎？

在單模光纖上不能使用多模光模組，不僅會產生較大的損耗，甚至還有可能無法通信。因為單模光纖的線徑小，多模光模組的光發散角大，傳輸距離越遠，信號的衰減量就越大，可能信號還未達到傳輸距離，就已衰減完。

3、可以在多模光纖上使用單模光模組嗎？

在多模光纖上可以使用單模光模組，但是需要使用到光纖收發器轉換光纖類型，例如，通過使用光纖收發器，1000BASE-LX單模光模組可以在多模光纖上運行，如下圖。光纖收發器也可用於解決單模光模組和多模光模組之間的連接問題。

4、單模光纖與多模光纖應該如何選擇？

在選擇單模光纖和多模光纖時，我們應結合網絡實際傳輸距離和成本進行考慮。若傳輸距離不超過550米，採用多模光纖即可，若傳輸距離達到數千米以上，則單模光纖是理想選擇。

結語

通過上文對比可知，單模光纖和多模光纖的應用領域各不相同。其中，單模光纖主要應用在城域網和PON中，多模光纖主要應用在企業網和數據中心中，在選擇時根據實際布線需求而定即可。