光纤的模式-单模和多模
今天咱们学一点有意思的~
我们遇到光纤时，总会遇到‘多模’和‘单模’这种概念。在搜集网络资料后，总感觉缺点啥。缺少点直观的解释。对于一个外行人来说，理解起来太抽象了。
那我们先从逻辑入手吧，‘多模’和‘单模’里的‘单’和‘多’是‘模’的量词，那我们就先从‘模’这个概念入手。‘模’就是指的‘模式’，而‘模式’就是‘光传输的模式’，既然是涉及到传输，那就必须稳定的状态，即稳定传输特性信号：必须保持其相位以及幅度的恒定。光纤作为波导路径，其稳定传输的模式多少，就是定义了光纤‘模式’的多少；
根据中国科学院科普云平台，《光纤的传播模式》中介绍：“简单他说，在光纤的受光角内，以某一角度射入光纤端面，并能在光纤的纤芯-包层交界面上产生全反射的传播光线，就可称之为光的一个传输模式。当光纤的芯直径较大时，则在光纤的受光角内，可允许光波以多个特定的角度射入光纤端面，并在光纤中传播，此时，就称光纤中有多个模式。这种能传输多个模式的光纤就称为多模光纤。”也就是模式多少，就是允许若干入射角度光波稳定传输的数量。
根据爱科实验室 《单模光纤》和《多模光纤》，同样结合上面介绍，多模光纤就是允许多角度光传输，这就导致细小的光纤里产生相互干扰，光的的特性就是光的干涉，多种模式的叠加，导致输出端的斑点：
多模光纤传输过程中，尽量看齐LP01，只是斑点会变大，截面的斑点变大意味着从界面看进去的光拖尾变长，而比如在0和1分别代表无光和有光的状态时，1的光强会影响到0的状态，严重的会发生信号间干扰。如果继续恶化，就会产生更为严重的模式，导致光强急剧分散。
单模光纤，则只存在一种模式状态，当入射角度有问题时，会及时调整过来，从下图就能看出：1500nm波长，在光纤左端入射进入的光存在很小的不对准情况下光束的变化情况。开始一些光进入包层模式，然后被衰减掉。经过一段距离后，大部分导模中的光仍然在光纤中。
当波长改为1000nm时会发现：由于模式之间的干涉可以看到场分布为周期性振荡的；
当波长改为500nm时会发现：传播形式更加复杂，因为支持更多的模式。
“对于短距离的光纤通信，通常选用多模光纤而不是单模光纤，因为简单的光源就能有效耦合进多模光纤中（例如发光二极管，LEDs），并且对对准的要求不是很高（例如，在光纤连接器中）。但是采用这种光纤的数据传输速率和传输距离是受限的，主要是因为模间色散现象：群速度与传播模式有关，因此超短脉冲在多模光纤中传播会分成传播速度不同的几个脉冲，可能会消除传输的信号。”
“如果进行长距离的数据传输，更适合采用单模光纤，因为其中不存在任何模间色散，但是系统造价会高很多。 ”
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