光纤类型:单模与多模

光纤类型:单模与多模

光纤是现代网络的骨干——从连接城市的互联网主干网到数据中心内部的短链路。光纤主要分为两类:单模和多模。

单模光纤 纤芯直径仅为 9 µm,仅允许一种光模式传播。这种设计最大限度地减少了信号损耗,并支持长距离高带宽应用。 多模光纤 拥有更大的纤芯(50 µm 或 62.5 µm),并配备多种光模式。非常适合短距离传输。

什么是光纤?

光纤是由非常纯净的玻璃(有时是塑料)制成的细而柔韧的线材,以光脉冲的形式传输数据。可以把它想象成一个微型、抗损耗的“光导管”。光纤的应用非常广泛:互联网和电信链路、医学成像以及工业传感器。

光纤由三个主要部件组成:

核心科目 — 光传播的中心(由二氧化硅或塑料制成)。

包层 — 纤芯周围有一层折射率较低的层,可将光保持在内部 全内反射.

涂层(缓冲层) — 保护玻璃免受损坏和潮湿的保护性塑料层。

光纤芯线类型

光纤有两种核心类型:单模和多模。每种类型根据其光传输特性有不同的应用。

单模光纤 (SMF)

非常小的核(~8–10 µm)。携带 一种 光路(模式)。它最大限度地减少了色散,并支持超长距离和超高速度。非常适合长途电信和骨干链路。

多模光纤(MMF)

更大的纤芯(50 µm 或 62.5 µm)。 多 光模式不同,这会导致模态色散并限制传输距离。多模光纤 (MMF) 的端接成本更低,非常适合建筑物内或数据中心等较短的线路。

专栏

单模光纤

多模光纤

芯线直径

8-10μm

50-62.5μm

灯光模式

单模

多种模式

带宽

非常高(高达 100,000 GHz)

较低的带宽

距离

长(数十公里)

短距离(约 1 公里以内)

应用

长途高速电信

短距离、局域网、数据中心

多模类别 (OM1 → OM5) 快速指南

多模光纤的等级为 OM1 至 OM5。OM 值越高,性能越好(带宽或波长灵活性越高)。

光纤类型

核心尺寸(µm)

带宽(MHz·km @850nm)

最大数据速率

最大距离(10 Gbps)

衰减(分贝/公里)

OM1

62.5

200

10 Gbps

300 m

3.5

OM2

50

500

10 Gbps

550 m

3.0

OM3

50

2000

40 Gbps

1000 m

3.0

OM4

50

高于OM3

40-100Gbps

1500 m

3.0

OM5

50

宽带(850-950纳米)

100 Gbps

类似于 OM4

3.0

OM1 和 OM2

OM1 光纤的纤芯直径为62.5微米,在200纳米波长下带宽为850MHz·km。它们支持10 Gbps的数据速率,传输距离可达300米,衰减为3.5 dB/km。

OM2 光纤将纤芯缩短至50微米,同时将500纳米处的带宽提升至850MHz·km。它们保持了10Gbps的传输速度,但最大传输距离延长至550米,衰减降低了3.0dB/km。

OM3 和 OM4

OM3 光纤于50年引入了激光优化的2003微米芯技术,在2000纳米波长下实现了850MHz·km的带宽。它们支持10米内的1000Gbps速率和40米内的400Gbps速率。

OM4 2009年标准化的光纤性能更佳,带宽比OM3更高。根据工程规则,它们可实现最远10米的1500 Gbps传输,以及最远40米的550 Gbps传输。

OM5宽带多模

OM5 2017年推出的光纤采用宽带多模技术,支持850-950纳米的多种波长。它们支持波分复用(WDM),使用更少的光纤即可实现更高的聚合带宽。

OM5 支持使用两到四个波长以 100 Gbps 进行双工传输。这些光纤保持 50 微米的纤芯直径,但优化了色散特性,以实现更长的波长工作。它们是需要多波长传输的高速应用的理想选择。

单模光纤分类:OS1 与 OS2

OS1 和 OS2 光纤的芯径均为 8–9 µm,外皮颜色均为黄色,但用途各异。OS1 光纤采用紧套结构,非常适合数据中心和园区网络等室内应用。

它们在 1.0 nm 波长下的衰减≤1310 dB/km,支持 10 Gbps 速度下长达 10 km 的传输距离。OS2 光纤采用松套管、凝胶填充设计,适合户外使用,在 0.4 nm 波长下衰减更低,≤1310 dB/km,支持 200 Gbps 速度下超过 100 km 的传输距离。

光纤电缆结构:紧缓冲与松套管

光纤电缆主要采用两种不同的构造方法,每种方法都针对特定环境和性能要求进行了优化。

紧缓冲电缆

紧缓冲电缆 采用900μm的缓冲涂层,直接包裹每根光纤芯。这种设计为光纤芯和包层提供了强有力的保护。

它们是局域网、办公楼和短距离电信本地环路等室内应用的理想选择。OS1 单模光纤采用紧缓冲结构,支持高达 10 Gbps 的数据速率,传输距离可达 10 公里(6 英里)。

松套管光缆

松套管 光缆内含有多根 250 μm 涂层光纤,这些光纤位于坚固耐用的超大尺寸管内,管内填充凝胶或干式。光纤“漂浮”在这些管内,能够随温度变化而膨胀和收缩,同时增强了对湿气和物理应力的防护。

由于光纤端面裸露,因此必须使用扇出套件进行端接。这些光缆专为户外长距离应用而设计,包括电信主干网、直埋敷设和恶劣环境。OS2 单模光纤采用松套管设计,支持高达 100 Gbps 的速度和高达 200 公里(124 英里)的传输距离。

主要性能特征

您可以使用波长、带宽、衰减和色散指标来评估光纤性能。

波长:单模光纤 (SMF) 通常使用 1310 nm 和 1550 nm 波长用于长距离传输。多模光纤 (MMF) 通常使用 850 nm(和 1300 nm)波长用于短距离传输。

衰减:每公里信号损耗(dB/km)。值越低越好。单模光纤 (SMF) 的衰减非常低(0.2 nm 时约为 1550 dB/km)。多模光纤 (MMF) 在 850 nm 处的衰减较高。

分散:导致脉冲扩散并限制距离/速度。模态色散在多模光纤 (MMF) 中占主导地位;色度色散在长距离和高比特率下影响单模光纤 (SMF)。

选择合适光纤类型的实用指南

使用 VHDL 语言编写 单模 当您需要长距离传输、面向未来的高带宽,或预算允许使用更高成本的收发器时,它非常适合运营商网络、长骨干链路和数据中心互连。

使用 VHDL 语言编写 多模 适用于建筑物内部、数据中心或校园局域网内的短距离布线,这些情况下收发器的成本和易用性至关重要。OM3/OM4 是现代数据中心的绝佳选择。

如果您要在狭小空间或管道中布设光纤,请选择对弯曲不敏感的光纤(例如,SMF 的 G657 变体)。

确保网络的未来安全

如果您的预算允许并且您预期快速增长或频繁升级,请考虑使用单模骨干路由 - 它具有最长的使用寿命。

对于校园和室内链路,OM4(或当需要 WDM 时为 OM5)可平衡成本和可升级性。

标准化连接器和测试程序(损耗预算、OTDR 轨迹),以便可以预测未来的移动/添加/更改。

常见的错误,以避免

混合使用没有适当收发器/适配器的光纤类型(例如,盲目地将 SMF 收发器连接到 MMF)——这可能会导致链路无法工作。

计算预算时低估了连接器和配线架的损耗。

为新的高速安装选择传统的 OM1/OM2 — 以后升级成本很高。

Seetronic 光纤建议

Seetronic 的光纤系列提供工业级、低损耗预装电缆、坚固的 IP65/67 不锈钢插头和插座(2 通道和 4 通道)以及实用的配件(防尘罩、适配器、扇出套件),可直接满足常见项目需求。

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常见问题 (FAQ)

光纤的主要类型有哪些?

光纤主要分为单模光纤和多模光纤两种。单模光纤纤芯较小(8-10 µm),支持长距离高速数据传输。多模光纤纤芯较大(50-62.5 µm),非常适合短距离传输,例如数据中心或企业网络内部。

单模光纤用于什么?

单模光纤专为长距离、高带宽应用而设计。它支持高达 100,000 GHz 的速度,常用于电信、骨干网络以及距离长达几公里或更远的高速数据链路。

多模光纤的用途是什么?

多模光纤最适合短距离应用,通常小于1公里。与单模光纤相比,多模光纤收发器成本更低,光耦合更容易,因此广泛应用于局域网 (LAN)、数据中心和企业环境。

OM1、OM2、OM3、OM4 和 OM5 光纤类型是什么?

这些是具有不同性能水平的多模光纤等级。OM1 和 OM2 支持高达 1 Gbps 的速率,被认为是传统光纤。OM3 支持 10 Gbps 的速率,传输距离可达 300 米;OM4 将其扩展到 550 米;OM5 支持波分复用以实现更高的带宽,传输距离可达 100 Gbps。

什么是 OS1 和 OS2 单模光纤?

OS1 和 OS2 是单模光纤分类。OS1 采用紧缓冲设计,适用于室内应用,衰减 ≤1.0 dB/km。OS2 采用松套管、凝胶填充设计,适用于室外应用,衰减更低(≤0.4 dB/km),支持更长的传输距离——在 200 Gbps 速率下最远可达 100 km。

衰减如何影响光纤性能?

衰减衡量信号在远距离传输中的损耗。衰减越低,性能越好。单模光纤的衰减非常低(0.2 nm 时约为 1550 dB/km),非常适合长距离传输。多模光纤的衰减较高(10 nm 时约为 850 dB/km),因此只能在较短距离内使用。

紧缓冲电缆和松管电缆有什么区别?

紧套光缆的光纤外覆有保护涂层,适合室内使用。松套光缆允许光纤在管内“漂浮”,为户外和长距离应用提供更好的防潮和耐温性能。

如何选择合适的光纤电缆?

考虑距离、带宽、环境和预算。长距离、高速应用可选用单模。短距离、成本敏感型应用可选用多模。此外,还要评估具体要求,例如护套类型、连接器以及未来的网络升级,以确保最佳性能。

为什么光纤电缆比铜线更好?

与铜线相比,光纤具有更高的带宽、更低的延迟和更少的远距离信号损耗。它支持更快的数据速率,不受电磁干扰,并为云计算和电信等高需求应用提供更具前瞻性的解决方案。

光纤中的全内反射是什么?

全内反射原理允许光以最小的损耗穿过光纤纤芯。光在纤芯和包层边界处反射,从而能够以接近光速的速度实现高效的长距离数据传输。

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