單模光纖和多模光纖的區(qū)別及如何選擇
1 、什么是單模與多模光纖?他們的區(qū)別是什么?
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(dāng)它在光纖中傳播時(shí),根據(jù)波動(dòng)光學(xué)、電磁場以及麥克斯韋式方程組求解等理論發(fā)現(xiàn):
當(dāng)光纖纖芯的幾何尺寸遠(yuǎn)大于光波波長時(shí),光在光纖中會(huì)以幾十種乃至幾百種傳播模式進(jìn)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。
1)多模光纖
當(dāng)光纖的幾何尺寸(主要是纖芯直徑d1)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光波波長時(shí)(約1m),光纖中會(huì)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(dǎo)致長距離的傳輸之后會(huì)產(chǎn)生時(shí)延、光脈沖變寬。這種現(xiàn)象叫做光纖的模式色散(又叫模間色散)。
模式色散會(huì)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50m左右。
2)單模光纖
當(dāng)光纖的幾何尺寸(主要是芯徑)可以與光波長相近時(shí),如芯徑d1 在5~10m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(shí)現(xiàn)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(jì)算得出,對于NA=0.12 的光纖要在λ=1.3?m以上實(shí)現(xiàn)單模傳輸時(shí),光纖纖芯的半徑應(yīng)≤4.2?m,即其纖芯直徑d1≤8.4m。
由于單模光纖的纖芯直徑非常細(xì)小,所以對其制造工藝提出了更苛刻的要求。
2 、使用光纖有哪些優(yōu)點(diǎn)?
1) 光纖的通頻帶很寬,理論可達(dá)30T。
2) 無中繼支持長度可達(dá)幾十到上百公里,銅線只有幾百米。
3) 不受電磁場和電磁輻射的影響。
4) 重量輕,體積小。
5) 光纖通訊不帶電,使用安全可用于易燃,易暴等場所。
6) 使用環(huán)境溫度范圍寬。
7) 使用壽命長。
3 、如何選擇光纜?
光纜的選擇除了根據(jù)光纖芯數(shù)和光纖種類以外,還要根據(jù)光纜的使用環(huán)境來選擇光纜的結(jié)構(gòu)和外護(hù)套。
1)戶外用光纜 直埋時(shí),宜選用松套鎧裝光纜。架空時(shí),可選用帶兩根或多根加強(qiáng)筋的黑色PE外護(hù)套的松套光纜。
2)建筑物內(nèi)用的光纜在選用時(shí)應(yīng)選用緊套光纜并注意其阻燃、毒和煙的特性。一般在管道中或強(qiáng)制通風(fēng)處可選用阻燃但有煙的類型(Plenum)或可燃無毒的類型(LSZH),暴露的環(huán)境中應(yīng)選用阻燃、無毒和無煙的類型(Riser)。
3)樓內(nèi)垂直或水平布纜時(shí),可選用與建筑物內(nèi)通用的緊套光纜、配線光纜或分支光纜時(shí)。
4)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和光纜應(yīng)用參數(shù)選擇單模和多模光纜,通常室內(nèi)和短距離應(yīng)用以多模光纜為主,室外和長距離應(yīng)用以單模光纜為主。
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