光纖布線分為兩種類型——多模和單模。大多數(shù)人可能都知道，多模布線的長(zhǎng)度比單模布線短，因此單模適用于室外長(zhǎng)距離光纖應(yīng)用，而多模是數(shù)據(jù)中心和建筑內(nèi)部應(yīng)用的主要選擇。
然而，由于單模光纖固有的高帶寬能力，其在較短距離應(yīng)用中的受歡迎程度也越來越高，越來越多的技術(shù)人員面臨著同時(shí)安裝單模和多模光纖的問題。但我們發(fā)現(xiàn)并不是每個(gè)人都了解這兩種光纖類型之間的技術(shù)差異。我們接下來深入了解一下。
模式是什么？
在光纖數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，術(shù)語(yǔ)“模式”用于描述光信號(hào)在光纖玻璃纖芯內(nèi)的傳播方式——即模式是光的傳播路徑。因此，單模光線中，光沿著一條路徑傳播；而在多模光纖中，光在多條路徑中傳播。
大家可以這樣設(shè)想：從水滑梯頂部往下滑時(shí)，您在滑梯的兩側(cè)擋板之間不斷彈跳下滑的情景。下滑過程中的每個(gè)角度都是一個(gè)模式。光在多模光纖纖芯內(nèi)的傳播方式與上述情況相同。光以一個(gè)角度照射到玻璃上，然后反射回來，同時(shí)沿著纖芯的長(zhǎng)度傳播。為什么光不會(huì)從纖芯內(nèi)照射出來？首先，光以小角度照射到玻璃上，使得玻璃就像鏡子一樣將光反射。其次，在纖芯外部有一層包層。為了使光留在纖芯內(nèi)部，包層具有不同的折射率特性，該技術(shù)參數(shù)決定了光照射進(jìn)入材料時(shí)的反射或折射量。
相比之下，在單模光纖中，光沿直線傳播，因?yàn)閱文９饫w的纖芯尺寸較小(約為多模光纖纖芯的十分之一)，光不會(huì)反彈。
帶寬限制延遲
為何單模光纖支持較高帶寬以及較長(zhǎng)距離？以單一模式發(fā)送光可以消除差分模式延遲(DMD)，而DMD是限制多模光纖帶寬的主要因素。
在多模光纖中以多種模式傳播時(shí)，有些光會(huì)沿光纖中心移動(dòng)，而另一些光則沿著靠近纖芯包層的路徑移動(dòng)。在外側(cè)邊緣的傳播模式被稱為高階模式，靠近纖芯中心的傳播模式被稱為低階模式。高階和低階模式的傳播速度不同，DMD即為傳播時(shí)間的差值。
DMD越小，光脈沖隨時(shí)間的擴(kuò)散就越少，帶寬也越高。脈沖之間的時(shí)間差異越大，則接收器可能無(wú)法正確區(qū)分脈沖。DMD與距離直接相關(guān)——隨著光纖長(zhǎng)度的增加而增加。這就是為什么多模光纖比單模光纖的距離要求要短得多，多模光纖最長(zhǎng)500米，而單模光纖的長(zhǎng)度可達(dá)10公里。
光纖缺陷也是造成DMD的原因之一，光纖制造商已經(jīng)掌握了通過仔細(xì)優(yōu)化光纖折射率分布來限制DMD。模式折射不僅發(fā)生在纖芯與包層的交界處，多模光纖采用漸變式折射率分布，纖芯中心到纖芯與包層邊界處的折射率不斷變化。這就形成了一條拋物線(即對(duì)稱曲線)路徑，導(dǎo)致低階模式在靠近光纖纖芯的較短距離內(nèi)較慢移動(dòng)，而高階模式則在靠近纖芯邊緣的較長(zhǎng)距離內(nèi)較快移動(dòng)。這樣就能最大程度降低脈沖之間的時(shí)間延遲，從而降低DMD，實(shí)現(xiàn)較高帶寬。
更為顯著的差異
多模和單模之間更為顯著的差異包括電纜顏色、光源和測(cè)試等。單模幾乎都是黃色的，而多模通常為淺綠色。不同類型的多模也可能具有不同顏色——OM3幾乎都是淺綠色，OM4多模有時(shí)采用一種被稱為Erika Violet(埃里卡紫羅蘭)的粉色，以幫助與OM3區(qū)分，而最新一代多模光纖OM5為灰綠色。
另一個(gè)關(guān)鍵差異點(diǎn)在于光源以及傳輸設(shè)備相關(guān)成本。單模光纖要求具有窄光譜寬度的激光光源，因此接收器的成本較高。與多模光纜相比，單模光纜本身的價(jià)格要低一些，但單模光纖接收器的費(fèi)用是多模接收器的1.5到4倍。
對(duì)于多模和單模的測(cè)試方法，重要的是要了解這兩種光纖類型不能混合，接入線必須與被測(cè)光纖的類型匹配。測(cè)試多模光纖還要求環(huán)形通量(EF)測(cè)試，用以表示有多少光被射入至被測(cè)光纜中。EF測(cè)試限制發(fā)射模式的數(shù)量以減少變異性，實(shí)現(xiàn)精確的、可重復(fù)的測(cè)試結(jié)果。
