“模式”是以特定角速度进入光纤的光束。多模光纤允许多束光在光纤中同时传播，导致模式色散（因为每个“模式”的光以不同的角度进入光纤，它们在不同的时间到达另一端，这种特性称为模式色散。）模色散技术限制了多模光纤的带宽和距离，导致纤芯粗，传输速率低，传输距离短，整体传输性能差。然而，多模光纤具有成本相对较低的优势，通常用于建筑物或地理上相邻的环境。单模光纤只允许一束光传播，因此不表现出模式色散特性。因此，单模光纤具有相应纤芯较细、传输带宽较宽、容量较高、传输距离较远的特点。
光纤如何选择单模或者多模
摘要：“模式”是以特定角速度进入光纤的光束。多模光纤允许多束光在光纤中同时传播，导致模式色散（因为每个“模式”的光以不同的角度进入光纤，它们在不同的时间到达另一端，这种特性称为模式色散。）模色散技术限制了多模光纤的带宽和距离，导致纤芯粗，传输速率低，传输距离短，整体传输性能差。然而，多模光纤具有成本相对较低的优势，通常用于建筑物或地理上相邻的环境。单模光纤只允许一束光传播，因此不表现出模式色散特性。因此，单模光纤具有相应纤芯较细、传输带宽较宽、容量较高、传输距离较远的特点。
一、单模光纤
单模光纤只有一根（大多数应用中是两根）玻璃纤维，纤芯直径范围为8.3 μm 至10 μm。由于纤芯直径相对较窄，单模光纤只能传输波长为1310nm或1550 nm的光信号，与光器件的耦合相对困难。单模光纤的带宽高于多模光纤，但同时这也对光源的光谱宽度和稳定性提出了很高的要求。也就是说，谱宽要窄，稳定性要好。
单模光纤由于色散低，只传输一种模式的光，可以实现大容量、远距离的传输。在100 Mbps以太网到1G千兆网络中，单模光纤可以支持超过5000m的传输距离。由于单模光纤的纤芯直径太小，光束传输难以控制，因此需要非常昂贵的激光器作为光源。另外，单模光纤比多模光纤传输速率更高，传输距离至少是多模光纤的50倍。
二、多模光纤
多模光纤是另一种常见的光纤类型，纤芯直径为50μm至100μm，工作波长为850 nm或1310 nm。与光学设备耦合相对容易。多模光纤可以在给定的工作波长下传输多种模式。
与双绞线相比，多模光纤可以支持更远的传输距离，在2000 mbps 和10 mbps以太网中可达100米。常见的多模光纤有50μm、62.5μm和100μm的纤芯直径。
由于多模光纤中传输多达数百个模式，每个模式的传播常数和群速度各不相同，使得光纤带宽窄，光纤中的色散和损耗大。这种限制限制了传输数字信号的频率，因此只适用于中短距离、小容量的光纤通信系统，一般限于几公里的传输距离。与单模光模块不同，多模光模块一般采用成本较低的LED作为光源，耦合元件的尺寸大多与多模光纤相匹配，以达到非常佳的传输效果。与单模光纤相比，多模光纤成本更低。基于实际需要，目前大多数局域网中使用的光纤以多模光纤居多。
图1，单模光纤多模光纤传输光线简示图
模式实际上是标量麦克斯韦方程的一个特解，并满足在波导中心有界、在边界趋于无穷时为零等边界条件。根据结构形式不同的光纤中的边界条件，求解电磁波在其中传输时的标量或矢量麦克斯韦方程时，其结果是十分复杂的，而求得的每一个解即对应一个模式，对应着电磁场在光纤中的一种分布形式
光纤中的模式的物理含义可从量子力学和激光的模式两个方面来考虑：按照量子电动力学概念，光波的模式和光子的状态是等效的概念；而在激光理论中，光波模式是一个重要概念。
图2.单模多模光纤常规应用场景
结语：
光纤的模式，主要在于光的传输方式不同，带宽容量不一样。多模光纤直径较大，不同波长和相位的光束沿光纤壁不停地反射着向前传输，造成色散，限制了两个中继器之间的传输距离和带宽。单模光纤的直径较细，光在其中直线传播，很少反射，所以色散减小、带宽增加，传输距离也得到加长。
在实际应用中，选择多模还是单模的常见决定因素是距离。在选择单模光纤和多模光纤时，我们应结合网络实际传输距离和成本进行考虑。若传输距离不超过1千米，采用多模光纤即可，若传输距离达到数千米以上，则单模光纤是理想选择。
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