光纤单模多模区别是什么(单模多模光纤字母区别图解)

光纤单模多模区别是什么(单模多模光纤字母区别图解)

光纤基本知识:单模光纤,多模光纤是什么意思?光纤通信系统,就是利用光纤来传输携带信息的光波,以达到通信的目的。

1.2光纤工作原理全反射原理:若使光束从光密媒质射向光疏媒质时,则折射角大于入射角。

光波在光纤中实现全反射的条件是:光纤纤芯的折射率大于光纤包层的折射率(n1 >n2);进入光纤的光线向纤芯-包层界面入射时,入射角应该大于临界角。

光纤就是利用这种全反射来传输光信号的。1.3 光纤分类1.3.1按光纤的材料分:石英光纤、复合光纤、塑料光纤等。1.3.2按光纤剖面折射率分布分:阶跃(SI)型光纤:在纤芯与包层区域内,折射率的分布分别是均匀的,分别为n1和n2,在纤芯与包层的边界处,其折射率的变化是阶跃的(n2<n1)。带宽较窄,适用于小容量短距离通信。

渐变(GI)型光纤:光纤轴心处的折射率最大(n1),但随横截面径向的增加而逐渐减小,到纤芯与包层的边界处,正好降到与包层区域的折射率n2。带宽较宽,适中距离通信使用。

1.3.3 按传输的模式分:多模光纤(MMF,multimode fiber):可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重,所以在短距离通信领域中更受重视。单模光纤(SMF,single-mode fiber):只能传一种模式的光,因此其模间色散很小,目前在有线电视和光通信中应用最为广泛。

1.3.4按ITU-T建议分:●G.651(渐变型多模块光纤)●G.652(普通单模光纤)●G.653(色散位移光纤)●G.654(截止波长位移单模光纤)●G.655光纤(非零色散位移光纤)

1.4、光纤传输特性产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散,影响光纤传输距离的主要原因是损耗。损耗和色散是光纤最重要的传输特性。1.4.1 光纤损耗光纤损耗所谓损耗是指光纤每单位长度上的衰减,单位为dB/km。光纤损耗的高低直接影响传输距离或中继站间隔距离的远近,主要包括以下几种:

光纤损耗图:

1.4.2 光纤色散(Dispersion)信号在光纤中是由不同频率成分和不同模式成分携带的,因而速度不同,经过光纤传输一段距离后,不同成分之间出现时延差,引起传输信号波形失真,脉冲展宽,从而产生码间干扰。主要包括以下几种:模式色散:在多模光纤中,各个模式走不同的路径,高阶模走的路程长,低阶模走的路程短,因此到达光纤终端的时间先后不同,造成脉冲展宽。限于多模光纤(由于信号不是单一模式)。

材料色散:(多模和单模光纤均有)因同一模式内不同波长的光波的传播速度不同,从而产生脉冲展宽,引起材料色散。

波导色散:一般限于单模光纤(由于信号不是单一频率)如果信号是模拟调制,色散限制带宽(Bandwith);如果信号是数字脉冲,色散产生脉冲展宽(Pulse Brodaening);单模光纤在1310nm附近色散为0,色散位移光纤即是将色散波长从1310nm移到1550nm。1.5、光波划分

光纤类型分类之单模光纤ITU-T建议规范分类:G.651、G.652、G.653、G.654、G.655、G.656、G.657其中SMF(Single Mode Fiber)单模光纤类型有以下几种:●G.652(色散非位移单模光纤)● G.653(色散位移光纤)●G.654(截止波长位移光纤)●G.655(非零色散位移光纤)●G.656(低斜率非零色散位移光纤)●G.657(耐弯光纤)G.652色散非位移单模光纤G.652光纤是常规单模光纤,截止波长最短,既可用于1550nm,又可用于1310nm。当工作波长在1310 nm时,光纤色散很小,色散系数D在0~3.5 ps/nm·km,系统的传输距离只受光纤衰减限制。但损耗较大,约为0.3~0.4 dB/km。工作波长在1550 nm波段的损耗较小,约为0.19~0.25 dB/km,但色散较大,约为20 ps/nm·km。这种光纤可支持用于在1550nm波段的2.5Gbps系统中,但由于在该波段的色散较大,如果传输10Gbps的信号,传输距离超过50公里时,就要使用色散补偿模块。

G.652光纤是现在应用比较多的一种光纤,ITU-T对于G.652分为4类光纤G.652.A、B、C、D。G.652.A光纤最高传输速率2.5GbpG.652.B光纤最高速率10Gbps,最高速率传输时需色散补偿适用于波长1310nm/1550nm/1625nm的应用环境,此类光纤弯曲损失小,传输损失小。G.652.C光纤属性基本与G.652A相同,但在1550nm的衰减系数更低,而且消除了1380nm附近的水吸收峰。可以在1360nm~1530nm波段工作。G.652.D光纤属性基本与G.652B光纤相同,而衰减系数与G.652C光纤相同,即可以在1360nm~1530nm波段工作。它是所有G.652级别中指标最严格的并且完全向下兼容。

G.653色散位移光纤G.653色散位移光纤(DSF,Dispersion Shifted Fiber),是在G.652光纤的基础上,将零色散点从1 310 nm移动到1 550 nm,解决了1 550 nm波长的色散对单波长高速系统的限制问题。这种光纤非常适合于长距离、单信道、高速光纤通信系统,如可在这种光纤上直接开通达20Gb/s系统,而不需要采取任何色散补偿措施。但是由于EDFA在DWDM中的使用,进入光纤的光功率有很大的提高, 光纤非线性效应导致的四波混频在G.653光纤上对DWDM系统的影响严重,G.653并没有得到广泛推广。主要原因是 在1 550 nm窗口,G.653的色散非常小,比较容易产生各种光学非线性效应网。

G.654截止波长位移光纤G.654光纤是1550nm波长处损耗最小光纤,主要用于需要很长再生段距离的海底光纤通信,但不能很大幅度地增加光纤系统容量,主要用于远距离无需插入有源器件的中继海底光纤通信系统。

G.655非零色散位移光纤G.655非零色散位移光纤(NZDSF,NonZero DispersionShifted Fiber) 是在1 550 nm窗口有合理的、较低的色散,能够降低四波混频和交叉相位调制等非线性影响,同时能够支持长距离传输,而尽量减少色散补偿网。低色散斜率G.655光纤的色散值在0.05 ps/nm·km以下,在1 530~1 565 nm波长范围的色散值为2.6~6.0 ps/nm·km,在1 565~1 625 nm波长范围的色散值为4.0~8.6 ps/nm·km。

G.656低斜率非零色散位移光纤G.656光纤是为了进一步扩展DWDM系统的可用波长范围,在S(1460~1530 nm)、C(1 530~1 565 nm)和L(1 565~1 625 nm)波段均保持非零色散的一种新型光纤。G.657耐弯光纤G.657光纤与其它单模光纤相比,G.657光纤最显著的特点是弯曲不敏感,弯曲损耗比较小。按照是否与G.652光纤兼容的原则,将G.657分为A类和B类光纤,同时按照最小可弯曲半径的原则,将弯曲等级分为1,2,3三个等级。

光纤类型分类之多模光纤多模光纤等级的标准用OM( optical multi-mode)来表示,不同等级传输时的带宽和最大距离不同。

种类介绍01 OM2光纤OM2光纤诞生于1988年,是50/125 mm渐变折射率多模光纤。它从标准上和设计上均以发光二极管LED方式为基础,带宽要求低,与LED配合进行100Mbit/s及更低速率传输。

芯径和数值孔径都比较小,有效地降低了多模光纤的模色散,使带宽显著增大,制作成本也降低1/3。

02OM3光纤随着850nm垂直发射激光器VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)的商用,其迅速成为多模通信系统的主要光源。VCSEL激光器光斑大小约为30um,具有稳定性好,寿命长,价格便宜等有优点。

为了提高基于850nm VCSEL激光器的多模光纤传输系统容量和距离,OM3光纤应运而生了。

特点:对光纤进行了优化,使光纤在850nm波长带宽最优。OM3光纤对“有效模式带宽”进行了规范,从而确保光纤在使用VCSEL激光器时的传输性能。而OM2光纤对“有效模式带宽”没有要求。03OM4光纤OM4是在OM3的基础上改造而来的,其诞生于2009年,模态带宽比OM3更宽,具备更佳的性能。OM4是传输40/100G使用最为广泛的媒介。

特点:为VSCEL激光器传输而开发的有效带宽比OM3多一倍以上。OM4在OM3的基础上进行再优化,具备更佳的性能。05OM5光纤

OM5光纤跳线是一种经激光优化的多模光纤跳线,专为波分复用指定了宽带特性,OM5光纤跳线又称宽带多模光纤跳线,适用于高带宽的应用。它利用单模光纤的波分复用技术,延展了网络传输时的可用波长范围,能够在一芯多模光纤上支持4个波长,把需要的光纤芯数降低为之前的1/4。参数对比01 0M2/OM3/0M4OM5参数规格对比1、OM2指850/1300nm满注入带宽在500/500MHz.km以上的50um或62.5um芯径多模光纤;2、OM3是850nm激光优化的50um芯径多模光纤,在采用850nm VCSEL的10Gb/s以太网中,光纤传输距离可以达到300m;3、OM4是OM3多模光纤的升级版,光纤传输距离可以达到550m。4、OM5光纤跳线将850nm波长上的有效模式带宽(EMB)提高到6000MHZ.km,在880nm波长附近更是达到8000MHZ.km。02 OM2/OM3/0M4/OM5功能特点对比1、OM2:芯径和数值孔径都比较小,有效地降低了多模光纤的模色散,使带宽显著增大,制作成本也降低1/3;2、OM3:采用阻燃外皮,可以防止火焰蔓延、防止散发烟雾、酸性气体和毒气等,并满足10 gb/s传输速率的需要;3、OM4:波长一般是850/1310nm,1次只能支持1个波长;4、OM5:OM5光纤跳线的波长一般是850/1300nm,1次至少可以支持4个波长。、

03 OM2/OM3/0M4OM5传输功能对比

跳线选择OM3和OM4光缆通常用于在数据中心的布线环境,支持10G甚至是40/100G高速以太网路的传输。

OM5光纤跳线能够和OM3/OM4光纤跳线一样支持传统应用,而且它与OM3和OM4光纤跳线能够完全兼容且互操作性极强。

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