多模光纤的发展及作用

多模光纤是在给定的工作波长上传输多种模式的光纤。按其折射率的分布分为突变型和渐变型。多模光纤中传输的模式多达数百个，各个模式的传播常数和群速率不同，使光纤的带宽窄，色散大，损耗也大，只适于中短距离和小容量的光纤通信系统。

多模光纤容许不同模式的光于一根光纤上传输，由于多模光纤的芯径较大，故可使用较为廉价的耦合器及接线器，多模光纤的纤芯直径为50μm至100μm。

基本上有两种多模光纤，一种是梯度型另一种是阶跃型，对于梯度型光纤来说，芯的折射率于芯的外围最小而逐渐向中心点不断增加，从而减少讯号的模式色散，而对阶跃型光纤来说，折射率基本上是平均不变，而只有在包层表面上才会突然降低。阶跃型光纤一般较梯度型光纤的带宽低。在网络应用上，最受欢迎的多模光纤为62.5/125，62.5/125意指光纤芯径为62.5μm而包层直径为125μm，其他较为普通的为50/125及100/140。

七十年代光纤进入实用化阶段是从多模光纤的局间中继开始的。二十多年以来，单模光纤新品种不断出现，光纤功能不断丰富和增强，性能价格比不断苛求，但多模光纤并没有被取代而是始终保持稳定的市场份额，和其他品种同步发展。其原因是多模光纤的特性正好满足了网络用纤的要求。

为适应网络通信的需要，七十年代末到八十年代初，各国大力开发大芯径大数值孔径多模光纤(又称数据光纤)。当时国际电工委员会推荐了四种不同芯/包尺寸的渐变折射率多模光纤即A1a、A1b、A1c和A1d。它们的纤芯/包层直径(μm)/数值孔径分别为50/125/0.200、62.5/125/0.275、85/125/0.275和100/140/0.316。

总体来说，芯/包尺寸大则制作成本高、抗弯性能差，而且传输模数量增多，带宽降低。100/140μm多模光纤除上述缺点外，其包层直径偏大，与测试仪器和连接器件不匹配，很快便不在数据传输中使用，只用于功率传输等特殊场合。85/125μm多模光纤也因类似原因被逐渐淘汰。

1999年10月在日本京都召开的IECSC86AGW1专家组会议对多模光纤标准进行修改，2000年3月公布的修改草案中，85/125μm多模光纤已被取消。康宁公司1976年开发的50/125μm多模光纤和朗讯Bell实验室1983开发的62.5/125μm多模光纤有相同的外径和机械强度，但有不同的传输特性，一直在数据通信网络中“较量”。

62.5μm芯径多模光纤比50μm芯径多模光纤芯径大、数值孔径高，能从LED光源耦合入更多的光功率，因此62.5/125μm多模光纤首先被美国采用为多家行业标准。如AT&T的室内配线系统标准、美国电子工业协会(EIA)的局域网标准、美国国家标准研究所(ANSI)的100Mb/s令牌网标准、IBM的计算机光纤数据通信标准等。

50/125μm多模光纤主要在日本、德国作为数据通信标准使用，至今已有18年历史。但由于北美光纤用量大和美国光纤制造及应用技术的先导作用，包括我国在内的多数国家均将62.5/125μm多模光纤作为局域网传输介质和室内配线使用。自八十年代中期以来，62.5/125μm多模光纤几乎成为数据通信光纤市场的主流产品。

传输速率低和传输距离短正好可以利用多模光纤带宽特性和传输损耗不如单模光纤的特点。但单模光纤更便宜、性能比多模好，为什么网络中不用单模光纤呢?这是因为上述网络特点中弯路多损耗就大;节点多则光功率分路就频繁，这都要求光纤内部有足够的光功率传输。多模光纤比单模光纤芯径粗，数值孔径大，能从光源耦合更多的光功率。

网络中连接器、耦合器用量大，单模光纤无源器件比多模光纤贵，而且相对精密、允差小，操作不如多模器件方便可靠。单模光纤只能使用激光器(LD)作光源，其成本比多模光纤使用的发光二极管(LED)高很多。尤其是网络规模小，单位光纤长度使用光源个数多，干线中可能几百公里用一个光源，而十几公里甚至几公里的每个网络各有独立的光源。如果网络使用单模光纤配用激光器，网络总体造价会大幅度提高。目前，垂直腔面发射激光器(VCSEL)已商用，价格与LED接近，其圆形的光束断面和高的调制速率正好补偿了LED的缺点，使多模光纤在网络中应用更添生机。

多模光纤的中心玻璃芯较粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。

多模光纤多用于传输速率相对较低，传输距离相对较短的网络中，如局域网等，这类网络中通常具有节点多，接头多，弯路多，而且连接器、耦合器的用量大，单位光纤长度使用光源个数多等特点，使用多模光纤可以有效的降低网络成本。单模光纤多用于传输距离长，传输速率相对较高的线路中，如长途干线传输，城域网建设等。

多模光纤受到模式较高的脉冲信号扩展(色散)的影响比较大，而单模光纤较好的解决了模间色散的问题。

在安全应用中，选择多模还是单模的最常见决定因素是距离。如果只有几英里，首选多模光纤，因为LED发射/接收机比单模需要的激光便宜得多。如果距离大于5英里，单模光纤最佳。另外一个要考虑的问题是带宽;如果将来的应用可能包括传输大带宽数据信号，那么单模将是最佳选择。

首先说一下价格，其实也没有太大区别。但在维护加工布线上，多模光纤要容易的多，主要是因为光纤芯径较粗，不会存在过多的损耗。清洁方面也没有太多的要求。而单模则不同。

长途干线有人用多模光纤吗?肯定不会，因为传输限制太大。必须使用单模。而对于局域网或城域网来说，你要是用单模与多模就都可以实现。但要是用单模，就会增加布线的及维护管理的难度，而多模光纤则更显优势。例如：单模光纤怕弯曲，单模光纤对熔接要求较高，很容易产生附加损耗。单模光纤如果使用连接器接的话，清洁要求也较高。多模几乎你擦一下插上就可以。

多模光纤与单模光纤的工作场合不一样，首先单模激光收发器的成本高于多模的。同时单模激光器的耗电要大于多模激光器。出于成本上的考虑，单模光纤一般在远距离干线上使用，而多模光纤用于距离较短的楼内跳接，或背对背的设备间的互联。