多模光纖
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-23
多模光纖的實例教程
在當今網絡建設中，光纖由于速率高、速度快得到了廣泛的應用，其中以單模光纖和多模光纖最為普遍。關于這兩種光纖類型的區別、應用等方面仍然有很多疑問，接下來將從兩者的基本結構、傳輸距離、成本等方面深入分析單模光纖和多模光纖的差別。
一、單模光纖和多模光纖基本結構對比
光纖的基本結構一般由外護套、包層、纖芯、光源組成，單模光纖和多模光纖存在以下不同點：
外護套顏色差異
在實際應用中，光纖的外護套顏色可用來快速區分單模光纖和多模光纖。根據TIA-598C標準定義，單模光纖OS1、OS2采用黃色外護套，多模光纖OM1、OM2采用橙色外護套，OM3、OM4采用水藍色外護套（在非軍事用途下）。
圖1：單多模光纖外護套顏色
纖芯的直徑差異
多模光纖和單模光纖在纖芯直徑上有明顯差異，多模光纖的纖芯直徑通常是50或62.5μm，單模光纖的纖芯直徑是9μm。鑒于這種區別，單模光纖在較窄的芯徑上只能傳輸波長為1310nm或1550nm的光信號，但纖芯小帶來的好處是，光信號在單模光纖中沿著直線傳播，不會發生折射，色散較小，帶寬高；多模光纖纖芯寬，它可以在給定的工作波長上傳輸多種模式，但同時由于多模光纖中傳輸的模式多達數百個，各個模式的傳播常數和群速率不同，使光纖的帶寬窄，色散大，損耗也大。
圖2：單多模光纖纖芯直徑圖
備注：大多數光纖的標準包層直徑是125um，標準外保護層直徑是245um，不區分單多模。
光源的差異
光源通常有激光光源和LED光源兩種。單模光纖采用激光光源，多模光纖采用LED光源。
圖3：單多模光纖光源圖
二、單模光纖和多模光纖傳輸距離對比
眾所周知，單模光纖適用于長距離傳輸，多模光纖適用于短距離傳輸，下表展示了不同種類的單多模光纖具體的傳輸距離。
展開 6、從單模光纖通信技術誕生之日起，就意味著多模光纖通信方式的淘汰。目前用多模光纖傳輸的已經很少了，只是因為市場的慣性而延續至今，對光纖通信這一行業的人來說，這早已是不爭的事實。我們認為應該本照著對用戶負責，對用戶長遠需求負責的精神提出合理建議
根據傳輸點模數的不同，光纖可分為單模光纖和多模光纖。所謂"模"是指以一定角速度進入光纖的一束光。單模光纖采用固體激光器做光源，多模光纖則采用發光二極管做光源。多模光纖允許多束光在光纖中同時傳播，從而形成模分散(因為每一個“模”光進入光纖的角度不同它們到達另一端點的時間也不同，這種特征稱為模分散。)，模分散技術限制了多模光纖的帶寬和距離，因此，多模光纖的芯線粗，傳輸速度低、距離短，整體的傳輸性能差，但其成本比較低，一般用于建筑物內或地理位置相鄰的環境下。單模光纖只能允許一束光傳播，所以單模光纖沒有模分散特性，因而，單模光纖的纖芯相應較細，傳輸頻帶寬、容量大，傳輸距離長，但因其需要激光源，成本較高。
多模光纖
多模光纖中光信號通過多個通路傳播;通常建議在距離不到英里時應用。
多模光纖從發射機到接收機的有效距離大約是5英里。可用跟離還受發射/接收裝置的類型和質量影響;光源越強、接收機越靈敏，距離越遠。研究表明，多模光纖的帶寬大約為4000Mb/s。
制造的單模光纖是為了消除脈沖展寬。由于纖芯尺寸很小(7-9微米)，因此消除了光線的跳躍。在1310和1550nm波長使用聚焦激光源。這些激光直接照射進微小的纖芯、并傳播到接收機，沒有明顯的跳躍。如果可以把多模比作獵愴，能夠同時把許多彈丸裝人槍筒，那么單模就是步木倉，單一光線就像一顆子彈。
單模光纖
單模光纖的纖芯較細，使光線能夠直接發射到中心。建議距離較長時采用。
另外，單模信號的距離損失比多模的小。
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本文展示了利用幾何圖像分析特性來計算多模光纖耦合效率的方法。
還有使用IMAE操作數優化多模光纖耦合效率的方法。該方法只適用于包含大量模式的多模光纖。
簡介
我們可以使用OpticStudio中的幾何圖像分析（Geometric Image Analysis）來計算多模光纖的耦合效率。
如果想使用幾何光線來模擬多模光纖耦合，那么光纖的纖芯直徑至少要比波長大10倍以上，這樣纖芯可以支持很多很多的橫模。如果光纖是可以傳播二階或三階模的少模光纖，那我們必須使用物理光學來進行光纖耦合分析。在這篇文章中，“多模”定義為光纖支持太多種橫模了，以至于光纖可以被視為一個導光管。
當在物面上定義了一個具有確定尺寸和形狀的擴展光源后，幾何圖像分析可以生成任何表面的輻照度分布。此外，如果光線入射到待測面時的角度大于設定的閾值時，它可以過濾掉這部分光線。使用示例文件，我們將演示如何使用幾何圖像分析功能來計算多模光纖耦合效率。
使用幾何圖像分析計算多模光纖耦合效率
下載并打開本文示例文件。該系統模擬的是將光耦合到纖芯半徑為0.1 mm、數值孔徑為0.2的多模光纖中。現在，我們先暫時忽略空氣與玻璃分界面上(包括光纖上的分界面)產生的菲涅爾(反射)損耗。
纖芯的尺寸是通過在圖像表面上指定半徑為0.1 mm的圓型孔徑來模擬的。在此文件中，孔徑類型為“浮動（Floating）”，圓型孔徑的大小是用像面的半徑來控制的。
在分析選項卡（Analysis）>擴展場景分析（Extended Scene Analysis）>幾何圖像分析（Geometeric Image Analysis）下打開幾何圖像分析窗口：幾何圖像分析可以產生在任何表面的輻照度，從一個擴展的源與特定的尺寸和形狀在物體表面。
展開 本文展示了利用幾何圖像分析特性來計算多模光纖耦合效率的方法。
還有使用IMAE操作數優化多模光纖耦合效率的方法。該方法只適用于包含大量模式的多模光纖。
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簡介
我們可以使用OpticStudio中的幾何圖像分析（Geometric Image Analysis）來計算多模光纖的耦合效率。
如果想使用幾何光線來模擬多模光纖耦合，那么光纖的纖芯直徑至少要比波長大10倍以上，這樣纖芯可以支持很多很多的橫模。如果光纖是可以傳播二階或三階模的少模光纖，那我們必須使用物理光學來進行光纖耦合分析。在這篇文章中，“多模”定義為光纖支持太多種橫模了，以至于光纖可以被視為一個導光管。
當在物面上定義了一個具有確定尺寸和形狀的擴展光源后，幾何圖像分析可以生成任何表面的輻照度分布。此外，如果光線入射到待測面時的角度大于設定的閾值時，它可以過濾掉這部分光線。使用示例文件，我們將演示如何使用幾何圖像分析功能來計算多模光纖耦合效率。
使用幾何圖像分析計算多模光纖耦合效率
下載并打開本文示例文件。該系統模擬的是將光耦合到纖芯半徑為0.1 mm、數值孔徑為0.2的多模光纖中。現在，我們先暫時忽略空氣與玻璃分界面上(包括光纖上的分界面)產生的菲涅爾(反射)損耗。
纖芯的尺寸是通過在圖像表面上指定半徑為0.1 mm的圓型孔徑來模擬的。在此文件中，孔徑類型為“浮動（Floating）”，圓型孔徑的大小是用像面的半徑來控制的。
展開 對于具有大 V 的階躍折射率光纖，在計算兩個偏振方向時，可以使用以下公式進行估算：
具有較少導模的光纖，例如 V 數在 3 到 10 之間的光纖，有時稱為少模光纖。
如果需要傳輸空間相干性差的光，則需要多模光纖。例如，典型的高功率激光二極管的輸出就是這種情況，例如二極管條。盡管它們的輸出功率只有很小一部分可以發射到單模光纖中，但對于纖芯足夠大和/或 NA 高的多模光纖來說，發射效率非常高。另一個例子是使用發光二極管( LED ) 代替激光二極管作為光纖鏈路中的廉價信號源。其他應用存在成像，例如；圖像信息的傳輸需要具有多種空間模式的設備。
多模光規格
多模光纖的基本規格包括多模光纖的芯徑和外徑。常見的電信光纖（中距離光纖通信用光纖）為50/125 μm 和62.5/125 μm 光纖，芯徑分別為50 μm 或62.5 μm，包層直徑為125 μm。這種光纖支持數百種導模。 也可以使用具有甚至更大的芯直徑（數百微米）的大芯光纖。
將光發射到多模光纖中
與單模光纖相比，多模光纖更容易發射光，尤其是在它支持多種導模的情況下。為了高效啟動，必須滿足兩個條件：
輸入光基本上應該只照射核心，而不是包層。
輸入光不應包含大量以大于 arcsin NA 的角度傳播的功率。
如果輸入光的 M 2 因子足夠小，則可以同時滿足這兩個條件。有效發射具有超高斯輪廓的光束的最大 M 2因子可以從以下公式估算：
如果光功率很好地分布在所有模式上，這實際上是來自光纖的近似光束品質因數。
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多模光纖的最新內容
什么是波導？2個月前
多模光纖不適合長距離通信，因為存在多種模態，會導致光脈沖以不同的速度擴展傳播。多模光纖更適合短距離通信網絡，如局域網（LAN）和數據中心等。
另外，該方案綜合了石英光波導對LP模式的控制以及硅光波導對偏振處理的優點，為雙偏振多模信道的光纖-芯片耦合提供了一種有效的解決方案。通過引入具有更多模式信道的PLC模式（解）復用器，可以按比例增加模式信道數量。因此，所提出的具有模式（解）復用/耦合的光子芯片為MDM系統所期望的芯片-FMF連接提供了有希望的選擇。預計它還將擴展到基于其他材料（如鈮酸鋰、氮化硅和硫屬化物）的光子芯片。
此外，該功能還支持物質結構測量與表面缺陷檢測，提升顯微鏡 / 望遠鏡成像質量，并借助相位信息實現高精度 3D 成像；矢量場傳播技術則在光通信、激光加工等領域起關鍵作用，為多模光纖等應用提供精準光束控制方案。
光柵解決方案
軟件的光柵解決方案支持多種結構設計（方波全息光柵、閃耀光柵等），涵蓋納米至毫米級特征尺寸，適用于衍射光柵、光伏系統等場景。
多模光纖是大多數光通信技術的組成部分.
對于此類結構的完整建模，光纖模式及其干擾的準確傳播是必要的。在 VirtualLab Fusion 中，可以使用貝塞爾多項式和拉蓋爾多項式來描述單芯光纖和漸變折射率光纖的光纖模式。所產生的模式也可以在同時考慮如大氣湍流等額外的影響下傳播。
通過多模光纖傳播9個月前
多模光纖是大多數光通信技術的組成部分.
對于此類結構的完整建模，光纖模式及其干擾的準確傳播是必要的。 在 VirtualLab Fusion 中，可以使用貝塞爾多項式和拉蓋爾多項式來描述單芯光纖和漸變折射率光纖的光纖模式。 所產生的模式也可以在同時考慮如大氣湍流等額外的影響下傳播。.
Ansys Zemax｜多模光纖耦合10個月前
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本文展示了利用幾何圖像分析特性來計算多模光纖耦合效率的方法。
還有使用IMAE操作數優化多模光纖耦合效率的方法。該方法只適用于包含大量模式的多模光纖。
簡介
我們可以使用OpticStudio中的幾何圖像分析（Geometric Image Analysis）來計算多模光纖的耦合效率。
另外，該方案綜合了石英光波導對LP模式的控制以及硅光波導對偏振處理的優點，為雙偏振多模信道的光纖-芯片耦合提供了一種有效的解決方案。通過引入具有更多模式信道的PLC模式（解）復用器，可以按比例增加模式信道數量。因此，所提出的具有模式（解）復用/耦合的光子芯片為MDM系統所期望的芯片-FMF連接提供了有希望的選擇。預計它還將擴展到基于其他材料（如鈮酸鋰、氮化硅和硫屬化物）的光子芯片。
TP-Link 8口萬兆交換機（全新）、TP-Link 521F萬兆網卡（4個二手）、TP-Link 萬兆多模雙纖模塊（TL-SM512ＬＭ-300m 8個全新）、萬兆多模LC-LC光纖（4根）。
有線網絡：作為控制網絡，使用磊科2.5G 交換機（支持機柜安裝）。TP-Link千兆有線網卡（4張），主板上自帶有千兆網卡，當時考慮到在windows server安裝驅動方便。
3、波導和光纖
JCMsuite計算各種波導的波導模式和相應的傳播常數，包括單模和多模光纖、光子晶體光纖、微結構光纖、集成光波導、等離子體波導。圓柱和扭曲坐標系中的模式計算可嚴格計算波導彎曲的影響。
對于差分模式延遲測量（DMD），在被測多模光纖的纖芯上以小的徑向增量掃描850 nm探針。
在每個位置，記錄對短脈沖的時間響應。在移除參考脈沖寬度之后，DMD的時間寬度是包含在徑向位置之間的跡線的第一脈沖上升沿和最后一個脈沖下降沿之間，在25％的閾值水平上確定的。
DMD分析儀工具將必要的設備封裝在一個組件中進行此測量。
