单模光纤和多模光纤结构的区别

单模光纤(Single-mode Fiber, SMF)和多模光纤(Multi-mode Fiber, MMF)在结构上的主要区别体现在以下几个方面：

1. 纤芯直径

单模光纤：纤芯直径极小，通常为 8-10微米。这种设计只允许一种模式(基模)的光波在纤芯中传播。

多模光纤：纤芯直径较大，一般为 50微米 或 62.5微米。较大的纤芯允许多种模式的光波同时传播。

2. 折射率分布

单模光纤：通常采用 阶跃折射率分布(纤芯折射率恒定，包层折射率突变降低)。这种结构有助于减少模式色散，适合长距离传输。

多模光纤：

阶跃型多模光纤：折射率分布与单模光纤类似，但纤芯较大。

渐变型多模光纤：纤芯折射率从中心向外逐渐降低(抛物线分布)，可减少模间色散，提高带宽。

3. 包层与涂覆层

包层：两者包层直径均为 125微米，材料为掺杂氟的二氧化硅，折射率低于纤芯以确保全反射。

涂覆层：外层均为聚合物材料(如丙烯酸酯)，用于保护光纤，增强机械强度。单模和多模的涂覆层结构通常无本质差异。

4. 材料与掺杂

纤芯材料：均以二氧化硅(SiO₂)为主，但单模光纤纤芯可能掺杂锗(Ge)以提高折射率，而多模光纤可能掺杂较少或采用其他配方。

制造精度：单模光纤对纤芯尺寸和折射率分布的精度要求更高，制造难度更大。

5. 传输模式与性能

单模光纤：仅支持单一模式，色散小(主要受限材料色散)，适合 长距离(数十公里) 和 高带宽 传输(如长途通信、海底光缆)。

多模光纤：支持多种模式，模间色散较大，传输距离较短(通常 数百米以内)，但成本低，常用于 短距离网络(如数据中心、局域网)。

总结对比表

应用场景

单模光纤：长途通信、互联网骨干网、海底光缆、CATV。

多模光纤：局域网(LAN)、数据中心、短距离光纤到户(FTTH)。

通过结构设计的差异，单模和多模光纤分别优化了长距离高带宽传输和短距离低成本通信的需求。

审核编辑 黄宇