光纤的传输模式主要取决于光纤的结构(如纤芯直径和折射率分布),不同模式对应光波在光纤中传播的不同路径和电磁场分布。以下是光纤传输模式的主要分类及特点:
1. 单模光纤(Single-Mode Fiber, SMF)
核心特点:
纤芯直径极小(通常为 8-10微米),仅允许光以单一模式(基模,LP₀₁ 模式)传播。
工作波长通常为 1310 nm 或 1550 nm(此时光纤损耗最低)。
无模间色散(所有光沿相同路径传播),适合长距离、高带宽传输(如电信骨干网、海底光缆)。
传输模式原理:
光波以近似直线路径在纤芯中传播,电磁场分布集中在纤芯中心,几乎不进入包层。
应用场景:
长距离通信(数十至数百公里)、高速网络(100G/400G以太网)、5G基站回传等。
2. 多模光纤(Multi-Mode Fiber, MMF)
多模光纤的纤芯较大(通常为 50 μm 或 62.5 μm),允许多个模式同时传播,但不同模式的光传播路径不同,导致模间色散(信号失真)。根据折射率分布,分为两种类型:
(1) 阶跃折射率多模光纤(Step-Index MMF)
核心特点:
纤芯和包层的折射率呈阶跃式突变(纤芯折射率高