簡介
"單模光纖"在學術文獻中的解釋：一般v小于2.405時，光纖中就隻有一個波峰通過，故稱為單模光纖，它的芯子很細，約為8一10微米，模式色散很小.影響光纖傳輸帶寬度的主要因素是各種色散，而以模式色散最為重要，單模光纖的色散小，故能把光以很寬的頻帶傳輸很長距離。
單模光纖具備10micron的芯直徑，可容許單模光束傳輸，可減除頻寬及振模色散(Modaldispersion)的限制，但由于單模光纖芯徑太小，較難控制光束傳輸，故需要極為昂貴的激光作為光源體，而單模光纜的主要限制在于材料色散(Materialdispersion)，單模光纜主要利用激光才能獲得高頻寬，而由于LED會發放大量不同頻寬的光源，所以材料色散要求非常重要。
單模光纖相比于多模光纖可支持更長傳輸距離，在100Mbps的以太網以至1G千兆網，單模光纖都可支持超過5000m的傳輸距離。
從成本角度考慮，由于光端機非常昂貴，故采用單模光纖的成本會比多模光纖電纜的成本高。
單模光纖（SingleModeFiber，SMF）
單模光纖與多模光纖相比較，芯徑細很多，僅為8～10μm。因隻傳一個模式，無模間色散，總色散小，帶寬寬。單模光纖使用在1.3～1.6μm的波長區域，通過對光纖折射率分布的适當設計，并選用純度很高的材料制備比纖芯大7倍的包層，可在此波段同時實現最低損耗與最小色散。
單模光纖用于長距離、大容量光纖通信系統，光纖局部區域網和各種光纖傳感器中。
基于摻钕矽酸鹽玻璃的芯徑為40μm的單模多溝道光纖。在多溝道光纖的設計中同時利用了微結構光纖的離域效應和洩漏特性，采用管棒法設計并制備了矽酸鹽多溝道光纖。利用10厘米長的單模多溝道光纖獲得了最大輸出功率～8.4瓦，斜率效率為54%的激光輸出。
分類
652單模光纖
滿足ITU-T.G.652要求的單模光纖，常稱為非色散位移光纖，其零色散位于1.3um窗口低損耗區，工作波長為1310nm（損耗為0.36dB/km）。我國已敷設的光纖光纜絕大多數是這類光纖。随着光纖光纜工業和半導體激光技術的成功推進，光纖線路的工作波長可轉移到更低損耗（0.22dB/km）的1550nm光纖窗口。
653單模光纖
滿足ITU-T.G.653要求的單模光纖，常稱色散位移光纖（DSF=DispersionShifledFiber），其零色散波長移位到損耗極低的1550nm處。這種光纖在有些國家，特别在日本被推廣使用，我國京九幹線上也有所采納。美國AT&T早期發現DSF的嚴重不足，在1550nm附近低色散區存在有害的四波混頻等光纖非線性效應，阻礙光纖放大器在1550nm窗口的應用。但在日本，将色散補償技術*用于G.653單模光纖線路，仍可解決問題，而且未見有日本的G.655光纖，似屬個謎。
655單模光纖
滿足ITU-T.G.655要求的單模光纖，常稱非零色散位移光纖或NZDSF（=NonZeroDispersionShiftedFiber）。屬于色散位移光纖，不過在1550nm處色散不是零值（按ITU-T.G.655規定，在波長1530-1565nm範圍對應的色散值為0.1-6.0ps/nm*km），用以平衡四波混頻等非線性效應。商品光纖有如AT&T的TrueWave光纖，Corning的SMF-LS光纖（其零色散波長典型值為1567.5nm，零色散典型值為0.07ps/nm2*km）以及Corning的LEAF光纖。我國的"大寶實"光纖等。
主要區别
這些都是ITU給光纖規定的标準種類：
G.651是多模光纖。
G.652是常規單模光纖，零色散點在1300nm，此點色散最小；同時根據PMD又分為G.652A、B、C、D四種。
G.653是色散位移光纖（DSF），以1550nm為零色散點，原理是通過波導色散進行色散平移，使低損耗與零色散在同一工作波長上。但同時零色散不利于多信道WDM傳輸，因為當複用的信道數較多時，信道間距較小，這時就會産生一種稱為四波混頻（FWM）的非線性光學效應，這種效應使兩個或三個傳輸波長混合，産生新的、有害的頻率分量，導緻信道間發生串擾。如果光纖線路的色散為零，FWM的幹擾就會十分嚴重；如果有微量色散，FWM幹擾反而會減小，針對這一現像，科學家們研制了一種新型光纖，NZ-DSF。
G.654光纖是超低損耗光纖，主要用于跨洋光纜，其纖芯是純二氧化矽，而普通的光纖纖芯要摻鍺。在1550nm附近的損耗最小，僅為0.185dB/km，但在此區域色散比較大，約17～20ps/〔nm*km〕，在1300nm波長區域色散則為零。
G.655光纖是非零色散位移光纖（NZ-DSF），分655A、B、C，主要特點是1550nm的色散接近零，但不是零。是一種改進的色散位移光纖，以抑制四波混頻。
G.656光纖是未來導向光纖，G656的工作波長明顯增大，包括S，C和L波段（1460到1625nm）。
G.657光纖，國際電信聯盟ITU-T于2006年12月發布了《接入網用彎曲損耗不敏感單模光纖和光纜的特性》的标準建議，即G.657光纖标準。G.657光纖劃分成了A大類和B大類光纖，同時按照最小可彎曲半徑的原則，将彎曲等級分為1，2，3三個等級，其中1對應10mm最小彎曲半徑，2對應7.5mm最小彎曲半徑，3對應5mm最小彎曲半徑。結合這兩個原則，将G.657光纖分為了四個子類，G.657.A1、G.657.A2、G.657.B2和G.657.B3。
區别
1、單模傳輸距離遠
2、多模傳輸帶寬大
3、單模不會發生色散，質量可靠
4、單模通常使用激光作為光源，貴，而多模通常用便宜的LED
5、單模價格比較高
6、多模價格便宜，近距離傳輸可以
參數對比
從表中參數可以看出，兩種光纖的衰減系數并沒有太大差異，G.652光纖的色散系數在1550nm波長為18ps/nm*km，當傳輸10Gb/s的TDM和WDM系統時，為了增加中繼距離，需要介入具有負色散系數的光纖進行色散補償。G.655光纖1530-1560nm波長區色散通常為1.0-6ps/nm*km，傳輸相同的10Gb/s系統時，因色散很低，勿需采取色散補償措施;但G.655光纖因在1550nm處色散較小，其非線性效應比G.652光纖大；G.652與G.655光纖的PMD建議指标相同，實際測試時，G.655光纖PMD指标小于G.652光纖。目前G.655光纖的價格較高，其市場價格約為G.652光纖的1倍。兩種光纖的工程應用列于下表。
表中比較表明，對于傳輸2.5Gb/s的TDM和WDM系統，兩種光纖均能滿足。對于傳輸10Gb/s的TDM和WDM系統時，G.652光纖需采取色散補償措施，并需要對已敷設的光纜進行PMD測試，在滿足要求的前提下，才可開通基于10Gb/s的傳輸系統。G.655光纖不需頻繁采取色散補償措施，但光纖價格偏高。
研制曆程
1980年，國際上，包括中國學者都在讨論單模光纖與多模光纖到底哪種更好時，上海科技大學黃宏嘉院士認識到長波長單模光纖具有損耗低、色散小等優點，是遠距離大容量通信系統的理想介質。以黃宏嘉院士為首的研究小組于1979年提出開展單模光纖研究的建議。該建議得到了上海市科委的支持，并将“單模光纖研究”列為上海市重點科研項目。至1982年5月進行了研究工作的第二階段。以上海科大與上海石英玻璃廠協作，得到了電子23所的支持和合作。于1982年5月由上海市科委主持了由中國9個單位24名專家參加的鑒定工作。鑒定委員會認為，“此次單模光纖科研工作是基礎性和開拓性的，不僅填補了中國在這個重要研究領域的空白，而且是以較快的速度趕上國際水平。”
特性參數
①衰耗系數a：其規定與物理含義與多模光纖完全相同，在此不多叙述。②色散系數D(λ)：我們已經知道，光纖的色散可以分為三大部分即模式色散、材料色散與波導色散。而對于單模光纖而言，由于實現了單模傳輸所以不存在模式色散的問題，故其色散主要表現為材料色散與波導色散（統稱模内色散）。綜合考慮單模光纖的材料色散與波導色散，統稱色散系數。色散系數可以這樣理解：每公裡的光纖由于單位譜寬所引起的脈沖展寬值。因此，L公裡光纖由色散引起的脈沖展寬值為：σ=δλ·D（λ）·L（2.17）其中：δλ為光源譜寬σ為根均方展寬值色散系數越小越好。光纖的色散系數越小，就意味着其帶寬系數越大即傳輸容量越大。例如CCITT建議在波長1.31微米處單模光纖的色散系數應小于3.5ps/km.nm。經過計算，其帶寬系數在25000MHz·km以上，是多模光纖的60多倍（多模光纖的帶寬系數一般在1000MHz·km以下）。
③模場直徑d：模場直徑表征單模光纖集中光能量的程度。由于單模光纖中隻有基模在進行傳輸，因此粗略地講，模場直徑就是在單模光纖的接收端面上基模光斑的直徑（實際上基模光
斑并沒有明顯的邊界）。可以極其粗略地認為（很不嚴格的說法），模場直徑d和單模光纖的纖芯直徑相近。④截止波長λc：我們知道，當光纖的歸一化頻率V小于其歸一化截止頻率Vc時，才能實現單模傳輸，即在光纖中僅有基模在傳輸，其餘的高次模全部截止。也就是說，除了光纖的參量如纖芯半徑，數值孔徑必須滿足一定條件外，要實現單模傳輸還必須使光波波長大于某個數值，即λ≥λc，這個數值就叫做單模光纖的截止波長。因此，截止波長λc的含義是，能使光纖實現單模傳輸的最小工作光波波長。也就是說，盡管其它條件皆滿足，但如果光波波長不大于單模光纖的截止波長，仍不可能實現單模傳輸。
5、回損---ReturnLoss：反射損耗又稱為回波損耗，它是指出光端，後向反射光相對輸入光的比率的分貝數，回波損耗愈大愈好，以減少反射光對光源和系統的影響。
單模傳輸設備所采用的光器件是LD，通常按波長可分為1310nm和1550nm兩個波長，按輸出功率可分為普通LD、高功率LD、DFB-LD（分布反饋光器件）。單模光纖傳輸所用的光纖最普遍的是G.652，其線徑為9微米。
光纖波長
1310nm波長的光在G.652光纖上傳輸時，決定其傳輸距離限制的是衰減因數；因為在1310nm波長下，光纖的材料色散與結構色散相互抵消總的色散為0，在1310nm波長上有微小振幅的光信号能夠實現寬頻帶傳輸。
1550nm波長的光在G.652光纖上傳輸時衰減因數很小，單純從衰減因數考慮，1550nm波長的光在相同的光功率下傳輸的距離大于1310nm波長的光下的傳輸的距離，但是實際情況并非如此，單模光纖帶寬B與色散因數D的關系為：B=132.5/（Dl*D*L）GHz
其中L為光纖的長度，Dl為譜線寬度，對于1550nm波長的光，其色散因數如表3為20ps/(nm.km)，假設其光譜寬度等于1nm，傳輸距離為L=50公裡，則有：B=132.5/（D*L）GHz=132.5MHz
應用情況
簡介
由于現在的光纖多采用塑料做纖芯。成本已經很低了。例如市場上出售的四芯單模光纖就隻有2～3元/米
而單模/多模光纖收發器的價格也在300～500之間。所以它的應用成本很低。
過去我們在建設網絡時的傳統觀念是局域網隻用雙絞線，隻有高速連接互聯網時才用到光纖，有些企業或是廠礦局域網的範圍很大，而且對網絡穩定性要求更高，在這裡我們就建議使用光纖了，使用光纖的成本不比使用達标的超五類雙絞線高多少。而且不必擔心雷擊，不用考慮局域網的有效距離，大家可以在以後的工作中參考使用。
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産品選用指南
單模光纖的芯線标稱直徑規格為（8～10）μm/125μm。規格（芯數）有2、4、6、8、12、16、20、24、36、48、60、72、84、96芯等。線纜外護層材料有普通型；普通阻燃性；低煙無鹵型；低煙無鹵阻燃型。
當用戶對系統有保密要求，不允許信号往外發射時，或系統發射指标不能滿足規定時，應采用屏蔽銅芯對絞電纜和屏蔽配線設備，或采用光纜系統。
施工、安裝要點
由于光纖的纖芯是石英玻璃的，極易弄斷，因此在施工彎曲時，決不允許超過最小的彎曲半徑。其次，光纖的抗拉強度比電纜小，因此在操作光纜時，不允許超過各種類型光纜抗拉強度。在光纜敷設好以後，在設備間和樓層配線間将光纜捆接在一起，然後才進行光纖連接。可以利用光纖端接裝置(OUT)、光纖耦合器、光纖連接器面闆來建立模組化的連接。當敷設光纜工作完成，以及在應有的位置上建立互連模組以後，就可以将光纖連接器加到光纖末端上，并建立光纖連接。
其他參見《建築與建築群綜合布線系統工程驗收規範》GB/T50312－2000和《建築及建築群綜合布線系統工程施工及驗收規範》CECS89:97中要求。
