单模与多模光纤的区别是什么？

尽管单模光纤 (SMF) 和多模光纤(MMF)光缆类型广泛用于各种应用，但单模光纤和多模光纤之间的差异仍然令人困惑。本文将重点从基本构造、光纤距离、成本、光纤颜色等方面，对单模和多模光纤类型进行深入比较。

单模与多模光纤电缆概述

单模是指光纤一次只能传播一种类型的光模。而多模意味着光纤可以传播多种模式。单模光缆和多模光缆的区别主要在于纤芯直径、波长和光源、带宽、护套颜色、距离和成本。

芯径

单模光纤纤芯直径比多模光纤小得多。即使有其他可用的芯直径，其典型芯直径为 9 µm。多模光纤纤芯直径通常为50μm和62.5μm，这使其具有更高的“聚光”能力并简化连接。单模和多模光纤的包层直径为125 µm。

多模光纤由于纤芯直径较大，其衰减比单模光纤高。单模光缆的纤芯非常狭窄，因此穿过这些光缆的光不会被反射太多次，从而将衰减保持在最低限度。

9/125 单模光纤单工		50/125 OM3 多模光纤
1310nm 处的衰减	0.36分贝/公里	850 nm 处的衰减	3.0分贝/公里
1550nm 处的衰减	0.22分贝/公里	1300 nm 处的衰减	1.0分贝/公里

波长与光源

由于多模光纤的纤芯尺寸较大，因此多模光纤电缆中使用了一些低成本光源，例如工作在850nm和1300nm波长的LED（发光二极管）和VCSEL（垂直腔面发射激光器）。而单模光纤通常使用激光器或激光二极管来产生注入电缆的光。常用的单模光纤波长为1310 nm和1550 nm。

带宽

多模光纤带宽受其光模式限制，目前OM5光纤的最大带宽为28000MHz*km。而单模光纤的带宽理论上是无限的，因为它一次只允许一种光模通过。

彩色护套

根据TIA-598C标准定义，对于非军事应用，单模光缆涂有黄色外护套，多模光纤涂有橙色或水绿色护套。在此处查找有关光纤电缆颜色代码的更多详细信息。

单模与多模光纤距离

众所周知，单模光纤适合长距离应用，而多模光纤则适合短距离运行。那么单模光纤与多模光纤的距离有什么可量化的差异呢？

 

光纤电缆类型		光纤距离
		快速以太网 100BA SE-FX	1Gb 以太网 1000BASE-SX	1Gb 以太网 1000BA SE-LX	10Gb 基础 SE-SR	25Gb 基础 SR-S	40Gb 基础 SR4	100Gb 基础 SR10
单模光纤	操作系统2	200m	5,000m	5,000m	10公里	/	/	/
多模光纤	OM1	200m	275m	550m（需要模式调节跳线）	/	/	/	/
	OM2	200m	550m		/	/	/	/
	OM3	200m	550m		300m	70m	100m	100m
	OM4	200m	550m		400m	100m	150m	150m
	OM5	200m	550m		300m	100m	400m	400m

从图中我们可以看到，在1G到10G的数据速率下，单模光纤的距离比多模光纤的距离要长得多，但OM3/OM4/OM5多模光纤支持更高的数据速率。由于多模光纤具有较大的纤芯尺寸并支持多种光模式，因此其光纤距离受到模态色散的限制，这是多模阶跃折射率光纤中的常见现象。而单模光纤则不然。这就是它们之间的本质区别。另外，OS2单模光纤可以支持更长距离的40G和100G链路，这在表中没有列出。

单模与多模光纤成本

“单模光纤与多模光纤成本”是一些论坛上的热门话题。不少人都表达了自己的看法。他们的观点主要集中在光模块成本、系统成本和安装成本上。

光模块成本

与单模收发器相比，多模收发器的价格低近两三倍。

系统成本

单模光纤通常适用于长距离应用，为了利用其基本属性，需要采用具有激光器的收发器，该激光器在较长波长下工作，具有较小的光斑尺寸和通常较窄的光谱宽度。这些收发器特性加上对更高精度对准和更严格的连接器公差以适应更小的芯直径的需求，导致收发器成本显着提高，并且单模光纤互连的总体互连成本更高。

基于 VCSEL 的收发器的制造方法针对与多模光纤的使用进行了优化，比同等的单模收发器更容易制造成阵列器件，并且成本更低。尽管使用了多个光纤通道和多个收发器阵列，但与在单双工连接上采用单通道或多通道操作的单模技术相比，可以显着节省成本。多模光纤系统为使用基于并行光纤的互连的基于标准的驻地应用提供最低的系统成本和升级到 100G 的路径。

安装成本

单模光纤的成本通常低于多模光纤。当您希望最终能够达到 10G 或更快的速度构建 1G 光纤网络时，单模光纤成本的节省大约可以节省一半的价格。而多模 OM3 或 OM4 光纤则使 SFP 模块的成本增加了 35%。单模光学器件更昂贵，但更换多模器件的劳动力成本明显更高，特别是如果采用 OM1-OM2-OM3-OM4。如果您愿意考虑使用过的前光纤通道 SFP，那么单模 1G 的价格将会大幅下降。如果您有预算并且需要 10G 短连接，最后检查的经济性仍然支持多模。不过，请密切关注这些经济因素，因为历史表明单模的溢价将会下降。

关于单模与多模光纤电缆的常见问题

问：单模光纤和多模光纤哪种更好？

答：如上所述，单模光纤和多模光纤在成本和应用方面各有优势。不存在单模光纤比多模光纤更好的说法。只需选择最适合您的应用程序的就可以了。

问：我可以混合使用单模和多模光纤类型吗？

答：这个问题的答案是“不”。多模光纤和单模光纤的纤芯尺寸不同，传输的光模数量也不同。如果将两根光纤混合或直接将它们连接在一起，则会损失大量光损耗，从而导致链路抖动或关闭。请记住，切勿随意混合不同类型的布线。

问：我可以在单模光纤电缆上使用多模收发器吗？

答：一般来说，答案是“不”。多模收发器与单模光纤连接会产生较大的光损耗。然而，反之亦然。例如，1000BASE-LX单模SFP可以通过使用模式调节光缆在多模光缆上工作。有时，光纤收发器也可以用来解决单模收发器和多模收发器之间的此类问题。

问：单模与多模光缆类型：我应该选择哪种？

答：在选择单模光纤还是多模光纤时，首先要考虑的因素是您实际需要的光纤距离。例如，在数据中心，多模光纤电缆足以满足300-400米的距离。而在需要距离长达数千米的应用中，单模光纤是最佳选择。在可以使用单模和多模光纤的应用中，您的选择还应考虑成本和未来升级要求等其他因素。

概括

从单模光纤与多模光纤的比较可以看出，单模光纤布线系统适合长距离数据传输应用，广泛部署在运营商网络、城域网和无源光网络（PON）中。多模光纤布线系统距离较短，广泛部署在企业、数据中心和局域网中。无论您选择哪一种，在总光纤成本的基础上，选择最适合您网络需求的一种是每个网络设计人员的重要任务。