單模傳輸是單一模式的傳輸，通常指傳輸主模。例如同軸線傳輸TEM模，帶狀線傳輸TEM模，矩形波導傳輸TE10模。
基本介紹
- 中文名：單模傳輸
- 外文名：single mode transmission
定義及特點,單模傳輸舉例,2.1單模光纖,2.2特性參數,
定義及特點
單模傳輸是單一模式的傳輸，通常指傳輸主模。
單模傳輸的優點：①易於激勵和耦合。②不存在模式間的能量變換。③可避免因幾種模式以不同速度傳輸而帶來的信號失真。
均勻光纖的歸一化頻率v<2．405可得到單模（HE11）傳輸，傳輸HE11模的光纖稱為單模光纖，其芯徑很小，與光波波長相近。例如採用v≈2，則芯徑a≈2．5~3λ。單模光纖的工作頻率範圍為
。
單模傳輸舉例
2.1單模光纖
單模光纖(SingleModeFiber)：中心玻璃芯很細(芯徑一般為9或10μm)，只能傳一種模式的光纖。因此，其模間色散很小，適用於遠程通訊，但還存在著材料色散和波導色散，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩定性要好。後來又發現在1.31μm波長處，單模光纖的材料色散和波導色散一為正、一為負，大小也正好相等。這樣，1.31μm波長區就成了光纖通信的一個很理想的工作視窗，也是現在實用光纖通信系統的主要工作波段1.31μm常規單模光纖的主要參數是由國際電信聯盟ITU－T在G652建議中確定的，因此這種光纖又稱G652光纖。
單模光纖相比於多模光纖可支持更長傳輸距離，在100Mbps的乙太網以至1G千兆網，單模光纖都可支持超過5000m的傳輸距離。
從成本角度考慮，由於光端機非常昂貴，故採用單模光纖的成本會比多模光纖電纜的成本高。
折射率分布和突變型光纖相似，纖芯直徑只有8~10μm，光線以直線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播。因為這種光纖只能傳輸一個模式（兩個偏振態簡併），所以稱為單模光纖，其信號畸變很小。
2.2特性參數
①衰耗係數a：其規定與物理含義與多模光纖完全相同，在此不多敘述。
②色散係數D(λ)：我們已經知道，光纖的色散可以分為三大部分即模式色散、材料色散與波導色散。而對於單模光纖而言，由於實現了單模傳輸所以不存在模式色散的問題，故其色散主要表現為材料色散與波導色散（統稱模內色散）。綜合考慮單模光纖的材料色散與波導色散，統稱色散係數。色散係數可以這樣理解：每公里的光纖由於單位譜寬所引起的脈衝展寬值。因此，L公里光纖由色散引起的脈衝展寬值為：σ=δλ·D（λ）·L（2.17）其中：δλ為光源譜寬σ為根均方展寬值色散係數越小越好。光纖的色散係數越小，就意味著其頻寬係數越大即傳輸容量越大。例如CCITT建議在波長1.31微米處單模光纖的色散係數應小於3.5ps/km.nm。經過計算，其頻寬係數在25000MHz·km以上，是多模光纖的60多倍（多模光纖的頻寬係數一般在1000MHz·km以下）。
③模場直徑d：模場直徑表征單模光纖集中光能量的程度。由於單模光纖中只有基模在進行傳輸，因此粗略地講，模場直徑就是在單模光纖的接收端面上基模光斑的直徑（實際上基模光斑並沒有明顯的邊界）。可以極其粗略地認為（很不嚴格的說法），模場直徑d和單模光纖的纖芯直徑相近。
④截止波長λc：我們知道，當光纖的歸一化頻率V小於其歸一化截止頻率Vc時，才能實現單模傳輸，即在光纖中僅有基模在傳輸，其餘的高次模全部截止。也就是說，除了光纖的參量如纖芯半徑，數值孔徑必須滿足一定條件外，要實現單模傳輸還必須使光波波長大於某個數值，即λ≥λc，這個數值就叫做單模光纖的截止波長。因此，截止波長λc的含義是，能使光纖實現單模傳輸的最小工作光波波長。也就是說，儘管其它條件皆滿足，但如果光波波長不大於單模光纖的截止波長，仍不可能實現單模傳輸。
⑤回損---ReturnLoss：反射損耗又稱為回波損耗，它是指出光端，後向反射光相對輸入光的比率的分貝數，回波損耗愈大愈好，以減少反射光對光源和系統的影響。
單模傳輸設備所採用的光器件是LD，通常按波長可分為1310nm和1550nm兩個波長，按輸出功率可分為普通LD、高功率LD、DFB-LD（分布反饋光器件）。單模光纖傳輸所用的光纖最普遍的是G.652，其線徑為9微米。
