大家都知道光纤分单模与双模，而单模光纤和多模光纤具有不同的特性，不同的应用场合。然而大家往往无法直观认识到二者的区别，下面特就为大家大体阐述一下他们的特点。
光是一种频率极高(3×1014Hz)的电磁波，根据波动光学、电磁场以及麦克斯韦式方程组，人们对光波在光纤中传输这一现象进行数学建模，并求解，通过对方程解的分析，利用单模和多模光纤这两种情况来对解进行概括。当它在光纤中传播时，根据波动光学、电磁场以及麦克斯韦式方程组求解等理论发现：
当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，该波长光波在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式（传输路径）进行传播，如TMmn模、TEmn模、HEmn模等等(其中m、n=0、1、2、3、……)。其中HE11模被称为基模，其余的皆称为高次模。此时，这根光纤就可以称为多模光纤，但要注意前提条件是，相对于某一特定波长而言。
当光纤的几何尺寸(主要是芯径)可以与光波长相近时，如芯径d1 在5～10μm范围，光纤只允许一种模式(基模HE11)在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤（对于该特定波长）。
所以，单模光纤与多模光纤是相对于特定波长而言，相同的光纤在不同的波长可能是单模也可能是多模。
另一方面看，多模光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式。对于同一波长的光脉冲，不同的传播模式具有不同的传播速度与相位，导致长距离的传输之后会产生时延、光脉冲变宽。这种现象叫做光纤的模式色散(又叫模间色散)。模式色散会使多模光纤的带宽变窄，降低了其传输容量，限制了两个中继器之间的传输距离和带宽，因此多模光纤仅适用于较小容量的光纤通信。多模光纤的折射率分布大都为抛物线分布即渐变折射率分布。其纤芯直径约在50μm左右。
单模光纤只有一种模式传播，避免了模式色散的问题，故单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量的光纤通信。因此，要实现单模传输，必须使光纤的诸参量满足一定的条件，通过公式计算得出，对于NA=0.12 的光纤要在λ=1.3μm以上实现单模传输时，光纤纤芯的半径应≤4.2μm，即其纤芯直径d1≤8.4μm。由于单模光纤的纤芯直径非常细小，所以其拉制工艺要求较高。与之配套的光端设备价格较高，单模光纤的带宽超过10Gbps。
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