光纤通信：光纤的结构

光纤是一种传输介质，是通过一种具有特定折射率剖面的光纤预制棒，拉线而成。纯裸光纤由内外两层组成。内层的折射率N1大于外层的折射率N2，光依照全反射的原理在内层传输。N1大于N2是光信号在光纤中传输的必要条件。

内层是纤芯，直径一般在几微米到几十微米之间，纤芯也并不是纯的二氧化硅，而是掺有杂质，比如说二氧化锗等以提高折射率。再外一层是包层，一般也是二氧化硅，折射率约为1.44。包层和纤芯构成的外径为125微米。增加最外层的涂覆层以起到保护光纤的作用。区分光纤种类的一个关键参数是纤芯的直径。

常用的光纤，其纤芯直径有几种不同的数值，有直径为62.5微米的纤芯，也有50微米的纤芯，还有比较小的5到10微米的纤芯。

其中纤芯直径为62.5和50微米的光纤是多模光纤。经过技术的发展，从OM1到OM4，性能越来越好。其中OM1和OM2主要采用LED光源，纤芯直径为62.5微米的OM1带宽为200MHz.km，纤芯直径为50微米的OM2带宽为500MHz.km，传输距离和带宽都比较小；OM3和OM4采用VCSEL的850nm光源，50微米的OM3和OM4的带宽分别为2000MHz.km和4700MHz.km。

对于单模光纤，纤芯直径一般只有几微米，我们常听说的G.652~G.657都是单模光纤。传输距离和带宽都要比多模大。多模光纤在数据中心机房应用比较多，胜在便宜。

纤芯直径的大小是单模光纤和多模光纤的物理特征区别。但要实现单模传输，除了满足纤芯直径外，还需要关注截止波长和数值孔径等。