多模光纤带宽解析

北京光纤接入

目前许多光缆产品的参数中，往往光纤宽带这一名词使用MHz.km为单位。理论上，光缆的带宽可以做到无穷大，为什么还要有光纤带宽一说呢？单位不是常见的MHz而是MHz与长度km的乘积？

光纤接入作为一种传输的载体，其本身具有高带宽、低重量、长距离的优点但是光纤的主要材料是二氧化硅，和常见的玻璃是同一种材料，和真空相比，不同的波长、经过不同的传输路径，到达接收端时肯定会有时间差，这个时间差带来的影响就是色散，雨后的彩虹也是同样的道理。多模光纤与单模光纤相比，具有较粗的纤芯直径，意味着光信号的传输途径较多，带来的结果便是严重的模式色散，多模光纤的光发射器光波长较宽，色散比较严重，因此传输距离较近。单模光纤的纤芯直径较小，光信号的传输途径很少，模式色散较小，激光发射器的光纯度较高，因此传输距离较远。考虑到多模光缆的传输距离和光发射器、插接件等光纤附件的低成本因素，在智能建筑的室内和短距离的室外应用中，多模光缆占据很大的比例。

光源所出射的能量耦合进入多模光纤的过程被成为光注入方式。一般有满注入和限模注入两种方式。当使用LED光源时是满注入的，即光源出射光斑大小和多模光纤的纤芯大小是匹配的，这时脉冲在光纤内传输时将完全激发多模光纤的传导模式，能量集中于中间模式群，高阶模式群和低阶模式群的影响很小。而限模注入时，由于入射光斑只覆盖了部分纤芯，当其传导时，也只是激发了部分传导模式群。当入射光斑在纤芯的不同位置时，所激发的模式群也不同，导致模间色散的差别而使得传输光纤的带宽性能变化。因此爱达讯布线工程师认为在限模注入时，必须确定入射的位置和角度，否则光纤支持的传输距离将发生变化。

光线的带宽是一段光纤所能通过的最大调制频率脉冲的调制频率和光纤长度的乘积，是一个表征多模光纤光学特性的综合指标，比如普通光缆的光发射器一般都是LED（发光二极管），要求光缆在850nm的至少要达到200MHz的带宽，OM3光缆的光发射器为VCSEL（垂直腔面发射激光器），要求光缆在850nm时要达到2000MHz。受到诸多因素的影响，如光源，耦合方式，波导结构，以及接收器性能等撇开其他的影响因素，对光纤本身而言，决定其带宽的本身因素是多模光纤的色散特性。 考虑到单模光纤内光传输途径很少，模间色散较小，甚至可以忽略不计，与之相配的LD光发射器的激光色散较小，因此光纤的带宽目前仅限为多模光纤，单模光纤的传输带宽可以理解为是无限的，但是其本身对于插接件要求高，因此单模光缆一般作为长距离的通信的选择。