详谈单模光纤和多模光纤的区别及常见疑问解答

在网络高速发展进程中，光纤凭借着传输速率快、传输容量大等优势被广泛应用于光纤通信领域。根据光传输模式的不同光纤被分为单模光纤和多模光纤，由于这两种光纤的几何特性和传输特性大不相同，导致它们在实际应用中也存在较大差异性。接下来本文将对单模光纤和多模光纤的区别及使用进行详细介绍，指导您正确选择和使用单多模光纤。

光纤一般由外护套、包层、纤芯和光源等结构组成。如下文所示，单模光纤和多模光纤在外护套、芯径和光源三个方面存在以下区别：

通过光纤的外护套颜色可快速区分单模光纤和多模光纤。根据TIA-598C标准定义，OS1/OS2单模光纤的外护套颜色为黄色，而多模光纤的外护套颜色为橙色或水绿色，其中OM1/OM2多模光纤采用橙色外护套，OM3/OM4多模光纤采用水绿色外护套，OM5多模光纤则采用绿色外护套。

图1：单模光纤和多模光纤外护套颜色对比

单模光纤和多模光纤在纤芯直径上存在明显差异。

单模光纤（SMF）的纤芯直径一般为9μm，由于纤芯窄，它只能在1310nm、1550nm以及WDM波长上传输一种模式的光，也正因如此，单模光纤色散较小，带宽高，而多模光纤（MMF）的纤芯直径一般为50/62.5μm，纤芯宽，它能在给定的工作波长（850nm或1310nm波长）上传输多种模式的光，但因为多模光纤中传输的模式多达数百个，各个模式的传输常数和群速率不同，导致多模光纤的带宽窄、色散大，损耗也大。

图2：单模光纤和多模光纤纤芯直径对比

备注：大多数光纤的标准包层直径是125μm，标准外保护层直径是245μm，不区分单多模。

单模光纤和多模光纤采用的光源不同，单模光纤一般采用激光光源，而多模光纤一般采用LED光源。

图3：单模光纤和多模光纤采用的光源对比

众所周知，单模光纤常用于长距离传输，多模光纤一般用于短距离传输。而不同类型的单模和多模光纤应用在不同速率以太网中传输距离各不相同，如下表所示：

表1：单模光纤和多模光纤传输距离对比

部分数据来源于飞速（FS）

从表中可以看出，在1G和10G速率下，单模光纤比多模光纤的传输距离远的多，那么数据中心为什么不全部采用单模光纤呢？这是由于数据中心的建设以短距离传输为主，在短距离传输应用中，多模光纤与单模光纤的性能一致，但成本更低，且OM3/OM4多模光纤能支持更高的速率，在如今高速率网络时代，多模光纤的需求量也不容小觑。

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上文提到单模光纤的成本比多模光纤高，这主要是由设备硬件、光源以及材质等成本引起的差异。

同样，多模光纤系统搭建成本比单模光纤系统更低。以飞速（FS）解决方案为例，一套多模传输系统的成本（多模光模块和光纤跳线搭配）在3300元至5300元不等，而一套单模传输系统（单模光模块和跳线搭配）的成本通常会超过6700元，二者价格差在1000元以上。

1、单模光纤和多模光纤可以混合使用吗？

由于单模光纤和多模光纤的传输模式不同，两根光纤不能直接连接在一起，否则容易造成链路损耗，产生线路抖动。但我们可以使用转换设备，如单多模转换跳线（即模式调节跳线），将单模链路和多模链路连接起来。这篇文章介绍了几种实现单多模链路连接的工具《如何实现多模光纤到单模光纤的转换？》，有兴趣可以阅读了解。

2、可以在单模光纤上使用多模光模块吗？

在单模光纤上不能使用多模光模块，不仅会产生较大的损耗，甚至还有可能无法通信。因为单模光纤的线径小，多模光模块的光发散角大，传输距离越远，信号的衰减量就越大，可能信号还未达到传输距离，就已衰减完。

3、可以在多模光纤上使用单模光模块吗？

在多模光纤上可以使用单模光模块，但是需要使用到光纤收发器转换光纤类型，例如，通过使用光纤收发器，1000BASE-LX单模光模块可以在多模光纤上运行，如下图。光纤收发器也可用于解决单模光模块和多模光模块之间的连接问题。

4、单模光纤与多模光纤应该如何选择？

在选择单模光纤和多模光纤时，我们应结合网络实际传输距离和成本进行考虑。若传输距离不超过550米，采用多模光纤即可，若传输距离达到数千米以上，则单模光纤是理想选择。

通过上文对比可知，单模光纤和多模光纤的应用领域各不相同。其中，单模光纤主要应用在城域网和PON中，多模光纤主要应用在企业网和数据中心中，在选择时根据实际布线需求而定即可。