“单模光纤”与“多模光纤”有什么区别？

prtyaa 2023-12-25 11:15:49  51240

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光纤这个东西也并没有什么高低贵贱之分，只有你用的对不对的区别。同样在专业领域也没有什么多模光纤优于单模光纤的说法。

首先什么是“模”？

实际上在光纤中多模和单模是指光在光纤里面的传播模式。

从直观的角度来看，多模光纤要比单模光纤更粗。

更粗的光纤维截面直径可以让光线从更多的角度入射到光纤内。这个过程是可以通过几何光学来描述的，也就是通过适当孔径的光线可以在光纤内部形成全反射，从而沿着光纤的方向传播。

这个现象其实在牛顿的时代就被发现了。

并不是什么新的发现，而真正用做光纤的时候，往往是在光纤外再附加一层高反射率的物质以提高光纤的界面反射率，让光信号在光纤内部得以高效的反射传输。

当然了，这种反射物质本身从视觉上看还是透明的，因此很多人觉得光纤的反射是在中间的玻璃纤维和蓝色的护套之间反射其实是错误的，真在的反射层是涂在玻璃纤维外面的一层薄膜。

这种多模反射的方式允许光线从较大的孔径内射入光纤内部进行传输。但大孔在射入光线的时候往往同一个光源所射入的角度就会有差别。这就导致了过大孔径的光纤在传输过程中随着距离的增加色散的问题就越来越明显。

原因就是因为光线在光纤内部所行进的路线是不同的。

而单模光纤要比多模光纤更细。通常多模光纤的纤维直径在50微米-100微米，而单模光纤的直径通常为8-10微米。在更细的光纤直径内传播的光线就很难以几何光学的方式进行描绘了。其实——单模光纤的直径是预计要通过的光信号的波长的麦克斯韦方程解。通过限定光纤的直径，让光只可以通过这些横模沿光纤传播，这样的光纤被称之为单模光纤。

通过麦克斯韦方程我们可以得知光线在单模光纤内传输的时候类似于在一个均一介质的波导管中传输。而光是一种电磁波，在单模光纤中光的方向沿着光纤的方向前进，而电场和磁场方向垂直于光纤震荡。