單模光纖(Single-mode Fiber, SMF)和多模光纖(Multi-mode Fiber, MMF)在結構上的主要區別體現在以下幾個方面：

1. 纖芯直徑

單模光纖：纖芯直徑極小，通常為 8-10微米。這種設計只允許一種模式(基模)的光波在纖芯中傳播。

多模光纖：纖芯直徑較大，一般為 50微米 或 62.5微米。較大的纖芯允許多種模式的光波同時傳播。

2. 折射率分布

單模光纖：通常采用 階躍折射率分布(纖芯折射率恒定，包層折射率突變降低)。這種結構有助于減少模式色散，適合長距離傳輸。

多模光纖：

階躍型多模光纖：折射率分布與單模光纖類似，但纖芯較大。

漸變型多模光纖：纖芯折射率從中心向外逐漸降低(拋物線分布)，可減少模間色散，提高帶寬。

3. 包層與涂覆層

包層：兩者包層直徑均為 125微米，材料為摻雜氟的二氧化硅，折射率低于纖芯以確保全反射。

涂覆層：外層均為聚合物材料(如丙烯酸酯)，用于保護光纖，增強機械強度。單模和多模的涂覆層結構通常無本質差異。

4. 材料與摻雜

纖芯材料：均以二氧化硅(SiO?)為主，但單模光纖纖芯可能摻雜鍺(Ge)以提高折射率，而多模光纖可能摻雜較少或采用其他配方。

制造精度：單模光纖對纖芯尺寸和折射率分布的精度要求更高，制造難度更大。

5. 傳輸模式與性能

單模光纖：僅支持單一模式，色散小(主要受限材料色散)，適合 長距離(數十公里) 和 高帶寬 傳輸(如長途通信、海底光纜)。

多模光纖：支持多種模式，模間色散較大，傳輸距離較短(通常 數百米以內)，但成本低，常用于 短距離網絡(如數據中心、局域網)。

總結對比表

應用場景

單模光纖：長途通信、互聯網骨干網、海底光纜、CATV。

多模光纖：局域網(LAN)、數據中心、短距離光纖到戶(FTTH)。

通過結構設計的差異，單模和多模光纖分別優化了長距離高帶寬傳輸和短距離低成本通信的需求。

審核編輯 黃宇