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      單模光纖與多模光纖的區別是什么?

      時間:2020-09-24  

         單模與多模的概念是按傳播模式將光纖分類──多模光纖與單模光纖傳播模式概念。我們知道,光是一種頻率極高(3×1014Hz)的電磁波,當它在光纖中傳播時,根據波動光學、電磁場以及麥克斯韋式方程組求解等理論發現:
         當光纖纖芯的幾何尺寸遠大于光波波長時,光在光纖中會以幾十種乃至幾百種傳播模式進行傳播,如TMmn模、TEmn模、HEmn模等等(其中m、n=0、1、2、3、……)。
      其中HE11模被稱為基模,其余的皆稱為高次模。
         單模光纖與多模光纖的區別是什么?
      1.單模光纖
      當光纖的幾何尺寸(主要是芯徑)可以與光波長相近時,如芯徑d1 在5~10μm范圍,光纖只允許一種模式(基模HE11)在其中傳播,其余的高次模全部截止,這樣的光纖叫做單模光纖。
      由于它只有一種模式傳播,避免了模式色散的問題,故單模光纖具有極寬的帶寬,特別適用于大容量的光纖通信。因此,要實現單模傳輸,必須使光纖的諸參量滿足一定的條件,通過公式計算得出,對于NA=0.12 的光纖要在λ=1.3μm以上實現單模傳輸時,光纖纖芯的半徑應≤4.2μm,即其纖芯直徑d1≤8.4μm。
      2.多模光纖
      當光纖的幾何尺寸(主要是纖芯直徑d1)遠遠大于光波波長時(約1μm),光纖中會存在著幾十種乃至幾百種傳播模式。不同的傳播模式具有不同的傳播速度與相位,導致長距離的傳輸之后會產生時延、光脈沖變寬。這種現象叫做光纖的模式色散(又叫模間色散)。
      模式色散會使多模光纖的帶寬變窄,降低了其傳輸容量,因此多模光纖僅適用于較小容量的光纖通信。
      多模光纖的折射率分布大都為拋物線分布即漸變折射率分布。其纖芯直徑約在50μm左右。
      由于單模光纖的纖芯直徑非常細小,所以對其制造工藝提出了更苛刻的要求。

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