單模光纖(Single-mode Fiber, SMF)和多模光纖(Multi-mode Fiber, MMF)在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別體現(xiàn)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(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)通常無本質(zhì)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(shù)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(shù)百米以內(nèi))，但成本低，常用于 短距離網(wǎng)絡(luò)(如數(shù)據(jù)中心、局域網(wǎng))。

總結(jié)對比表

應(yīng)用場景

單模光纖：長途通信、互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)、海底光纜、CATV。

多模光纖：局域網(wǎng)(LAN)、數(shù)據(jù)中心、短距離光纖到戶(FTTH)。

通過結(jié)構(gòu)設(shè)計的差異，單模和多模光纖分別優(yōu)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