Was sind die Unterschiede und Verwendungszwecke von Singlemode- und Multimode-Lichtwellenleitern?

Singlemode-Glasfasern und Multimode-Glasfasern sind zwei gängige Übertragungsarten für Glasfasern, die sich in ihrer Struktur unterscheiden, so dass es einige Unterschiede bei der Verwendung und Anwendung gibt. In diesem Artikel werden der Aufbau, die Eigenschaften, die Verwendung sowie die Vor- und Nachteile von Singlemode- und Multimode-Glasfasern im Detail vorgestellt.

I. Monomode-Faser

1. Aufbau und Prinzip
   Eine Monomode-Faser ist eine optische Faser mit einem feinen Kerndurchmesser, in der Regel im Bereich von 8-10 Mikrometern. Ihre Hauptbestandteile sind der Kern und der Mantel, wobei der Kern das Übertragungsmedium für das optische Signal ist und der Mantel dazu dient, den Kern zu schützen und die Übertragung des optischen Signals zu steuern.

2. Merkmale und Vorteile
   (1) Lange Übertragungsdistanz: Aufgrund des dünnen Kerndurchmessers überwinden Singlemode-Glasfasern das Problem der Mehrwegverzerrung bei der Übertragung von Multimode-Glasfasern, so dass der Verlust bei der Signalübertragung reduziert wird. Daher ist die Übertragungsdistanz von Singlemode-Glasfasern relativ lang, im Allgemeinen bis zu zehn oder hunderten von Kilometern, und eignet sich für die Kommunikation und Datenübertragung über große Entfernungen.

(2) Große Übertragungsbandbreite: Da optische Signale in Singlemode-Glasfasern nur über einen optischen Pfad übertragen werden können, haben Singlemode-Glasfasern eine größere Übertragungsbandbreite und können mehr Informationen übertragen. Dadurch eignen sich Singlemode-Fasern für die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung, die Breitbandkommunikation und andere Szenarien.

(3) Starke Anti-Interferenz-Fähigkeit: Da die Signalübertragung nur entlang eines Lichtweges erfolgen kann, kann die Monomode-Glasfaser die Interferenz anderer irrelevanter optischer Signale reduzieren, die Qualität des übertragenen Signals verbessern und eine hohe Anti-Interferenz-Fähigkeit aufweisen.

3. Nachteile und Einschränkungen
   (1) Hohe Ausrüstungskosten: Aufgrund der hohen technischen Anforderungen für die Herstellung und Verwendung von Singlemode-Fasern sind die Herstellungskosten relativ hoch und die Ausrüstung ist teurer als bei Multimode-Fasern.

(2) Schwierigkeiten beim Anschluss: Da der Strahldurchmesser von Singlemode-Lichtwellenleitern klein ist, müssen sie beim Anschluss von Singlemode-Lichtwellenleitern genau ausgerichtet werden, da es sonst leicht zu übermäßigen Verbindungsverlusten kommt oder die Verbindung nicht hergestellt werden kann. Dies bringt gewisse Schwierigkeiten bei der Verwendung und Wartung von Singlemode-Lichtwellenleitern mit sich.

4. Anwendungsszenario
   Singlemode-Glasfasern werden hauptsächlich im Bereich der Langstreckenkommunikation und der Datenübertragung eingesetzt, z. B. in Großstadtnetzen (MAN), Weitverkehrsnetzen (WAN), der Verbindung von Datenzentren usw., da sie über große Entfernungen übertragen werden können und eine hohe Übertragungsbandbreite bieten.

II. multimodale Faser

1. Aufbau und Prinzip
   Eine Multimode-Faser ist eine optische Faser mit einem dickeren Kerndurchmesser, in der Regel im Bereich von 50-62,5 Mikrometern. Die Hauptbestandteile einer Multimode-Faser ähneln denen einer Singlemode-Faser, einschließlich des Kerns und des Mantels, aber der größere Kerndurchmesser einer Multimode-Faser ermöglicht es ihr, mehrere optische Pfade während der Übertragung zu unterstützen.

2. Merkmale und Vorteile
   (1) Niedrige Ausrüstungskosten: Die Herstellungstechnologie von Multimode-Glasfasern ist relativ einfach, so dass die Herstellungskosten niedrig sind und der Preis der Ausrüstung relativ günstig ist.

(2) Einfacher Anschluss: Da der Strahldurchmesser einer Multimode-Faser groß ist, lässt sie sich beim Anschluss relativ leicht ausrichten und der Anschlussverlust ist gering. Dies macht die Verwendung und Wartung von Multimode-Glasfasern relativ einfach.

(3) Hohe Übertragungskapazität: Multimode-Lichtwellenleiter können mehrere optische Pfade für die Übertragung unterstützen, so dass sie eine große Übertragungskapazität haben und mehrere Signale gleichzeitig übertragen können, was für Szenarien geeignet ist, die eine hohe Übertragungskapazität erfordern.

3. Nachteile und Einschränkungen
   (1) Begrenzte Übertragungsdistanz: Aufgrund des Problems der Mehrwegeübertragung sind Multimode-Glasfasern anfällig für chromatische Dispersion und Ausbreitungsverluste während der Signalübertragung, so dass die Übertragungsdistanz kürzer ist und im Allgemeinen im Bereich von mehreren Kilometern liegt.

(2) Kleine Übertragungsbandbreite: Aufgrund der Existenz mehrerer optischer Pfade für die Übertragung wird das Signal durch Mehrwegverzerrungen und andere Probleme während der Übertragung beeinträchtigt, so dass seine Übertragungsbandbreite klein ist, geeignet für Low-Speed-Datenübertragung und Kurzstrecken-Kommunikation.

4. Anwendungsszenario
   Multimode-Glasfaserkabel werden aufgrund ihrer geringen Kosten und der einfachen Verbindung hauptsächlich für die Übertragung über kurze und mittlere Entfernungen eingesetzt, z. B. für LANs, Videoüberwachungssysteme, Multimedia-Übertragung usw.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Singlemode-Glasfasern und Multimode-Glasfasern gewisse Unterschiede in Bezug auf Struktur, Eigenschaften, Vor- und Nachteile sowie Anwendungen aufweisen. Singlemode-Glasfasern eignen sich unter anderem für die Übertragung von Daten über große Entfernungen und mit hoher Geschwindigkeit, während Multimode-Glasfasern unter anderem für die Übertragung von Daten über kurze Entfernungen und mit niedriger Geschwindigkeit geeignet sind. Wenn wir die Eigenschaften und Anwendungen von Singlemode-Glasfasern und Multimode-Glasfasern kennen, können wir die geeignete Glasfaserübertragungsmethode genauer auswählen und die Effizienz und Qualität der Datenübertragung verbessern.