多模渐变型光纤

多模光纤将光纤按工作波长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤（MMF：MUlti ModeFiber）。纤芯直径为50μm，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。自从出现SMF光纤后，似乎形成历史产品。但实际上，由于MMF较SMF的芯径大且与LED等光源结合容易，在众多LAN中更有优势。所以，在短距离通信领域中MMF仍在重新受到重视。MMF按折射率分布进行分类时，有：渐变（GI）型和阶跃（SI）型两种。GI型的折射率以纤芯中心为最高，沿向包层徐徐降低。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中，产生各个光路径的时差，致使射出光波失真，色激较大。其结果是传输带宽变窄，目前SI型MMF应用较少。

九十年代多模光纤在世界光纤市场一直占有稳定分额。 九十年代中期以来世界多模光纤市场基本保持在7～8%的光纤用量和14～15%的销售份额。北美比这一大致平均比例偏高。表4中世界多模光纤用量和销售额的比例分别为4%和11%，这是由于当年非零色散位移光纤猛增159%，达到1260万公里，使其他品种比例下降，多模光纤实际用量仍保持相应水平。

七十年代光纤进入实用化阶段是从多模光纤的局间中继开始的。二十多年以来，单模光纤新品种不断出现，光纤功能不断丰富和增强，性能价格比不断苛求，但多模光纤并没有被取代而是始终保持稳定的市场份额，和其他品种同步发展。其原因是多模光纤的特性正好满足了网络用纤的要求。相对于长途干线，光纤网络的特点是：传输速率相对较低；传输距离相对较短；节点多、接头多、弯路多；连接器、耦合器用量大；规模小，单位光纤长度使用光源个数多。

传输速率低和传输距离短正好可以利用多模光纤带宽特性和传输损耗不如单模光纤的特点。但单模光纤更便宜、性能比多模好，为什么网络中不用单模光纤呢？这是因为上述网络特点中弯路多损耗就大；节点多则光功率分路就频繁，这都要求光纤内部有足够的光功率传输。多模光纤比单模光纤芯径粗，数值孔径大，能从光源耦合更多的光功率。网络中连接器、耦合器用量大，单模光纤无源器件比多模 光纤贵，而且相对精密、允差小，操作不如多模器件方便可靠。单模光纤只能使用激光器（LD）作光源　，其成本比多模光纤使用的发光二极管（LED）高很多。尤其是网络规模小，单位光纤长度使用光源个数多，干线中可能几百公里用一个光源，而十几公里甚至几公里的每个网络各有独立的光源。如果网络使用单模光纤配用激光器，网络总体造价会大幅度提高。目前，垂直腔面发射激光器（VCSEL）已商用，价格与LED接近，其圆形的光束断面和高的调制速率正好补偿了LED　的缺点，使多模光纤在网络中应用更添生机。从上述分析不难看到，认为单模光纤带宽高、损耗小，在网络中使用可以“一次到位”的考虑是不全面的。康宁公司对网络中使用单模光纤和使用多模光纤的系统成本进行了计算和比较，使用单模光纤的网络成本是多模光纤的4倍。使用62.5μm和50μm多模光纤的系统成本一样，区别在于不同种类的连接器。选用无金属箍插拔式连接器系统造价（多模系统B）比用金属箍旋接的连接器，如FC型（多模系统A）的成本可减少1/2。

为适应网络通信的需要，七十年代末到八十年代初，各国大力开发大芯径大数值孔径多模光纤（又称数据光纤）。当时国际电工委员会推荐了四种不同芯/包尺寸的渐变折射率多模光纤即A1a、A1b、A1c和A1d。它们的纤芯/包层直径（μm）/数值孔径分别为50/125/0.200、62.5/125/0.275、85/125/0.275和100/140/0.316。总体来说，芯/包尺寸大则制作成本高、抗弯性能差，而且传输模数量增多，带宽降低。100/140μm多模光纤除上述缺点外，其包层直径偏大，与测试仪器和连接器件不匹配，很快便不在数据传输中使用，只用于功率传输等特殊场合。85/125μm多模光纤也因类似原因被逐渐淘汰。1999年10月在日本京都召开的IEC　SC　86A　GW1专家组会议对多模光纤标准进行修改，2000年3月公布的修改草案中，85/125μm多模光纤已被取消。康宁公司1976年开发的50/125μm多模光纤和朗讯Bell实验室1983开发的62.5/125μm多模光纤有相同的外径和机械强度，但有不同的传输特性，一直在数据通信网络中“较量”。

62.5μm芯径多模光纤比50μm芯径多模光纤芯径大、数值孔径高，能从LED光源耦合入更多的光功率，因此62.5/125μm多模光纤首先被美国采用为多家行业标准。如AT&T的室内配线系统标准、美国电子工业协会（EIA）的局域网标准、美国国家标准研究所（ANSI）的100Mb/s令牌网标准、IBM的计算机光纤数据通信标准等。50/125μm多模光纤主要在日本、德国作为数据通信标准使用，至今已有18年历史。但由于北美光纤用量大和美国光纤制造及应用技术的先导作用，包括我国在内的多数国家均将62.5/125μm多模光纤作为局域网传输介质和室内配线使用。自八十年代中期以来，62.5/125μm光纤几乎成为数据通信光纤市场的主流产品。

上述形势一直维持到九十年代中后期。近几年随局域网传输速率不断升级，50μm芯径多模光纤越来越引起人们的重视。自1997年开始，局域网向1Gb/s发展，以LED作光源的62.5/125μm多模光纤几百兆的带宽显然不能满足要求。与62.5/125μm相比，50/125μm光纤数值孔径和芯径较小，带宽比62.5/125μm光纤高，制作成本也可降低1/3。因此，各国业界纷纷提出重新启用50/125μm多模光纤。经过研究和论证，国际标准化组织制订了相应标准。但考虑到过去已有相当数量的62.5/125μm多模光纤在局域网中安装使用，IEEE802.3z千兆比特以太网标准中规定50/125μm和62.5/125μm多模光纤都可以作为1GMbit/s以太网的传输介质使用。但对新建网络，一般首选50/125μm多模光纤。50/125μm多模光纤的重新启用，改变了62.5/125μm多模光纤主宰多模光纤市场的局面。遵照上述标准，康宁公司1998年9月宣布推出两种新的多模光纤。第一种为InfiniCor300型，按62.5/125μm标准，可在1Gb/s速率下，850nm波长传输300米，1300nm波长传输550米。第二种是InfiniCor600型，按50/125μm标准，在1Gb/s速率下，850nm波长和1300nm波长均可传输600米。

虽然1998年新出台的IEEE802.3z标准提出了在1Gbit/s网络中使用多模光纤的规范，但网络升级的发展比标准的制订还快。目前要求传输速率达到10Gbit/s。这使得62.5/125μm多模光纤的带宽限制更加突出。为了解决这一问题，各大公司在最近一两年开发推出了几种新品种多模光纤，如康宁的InfiniCor　CL1000和InfiniCor　CL2000，朗讯的Lazr—SPEED，阿尔卡特的GIGAlite等。康宁在发布这种光纤时说：“康宁以娴熟的技术和新的折射率分布控制，推出这种以前只有单模光纤才能给出的特性而且能在网络中使用以前给多模光纤配套的低成本系统。”

在上述背景基础上，美国康宁和朗讯等大公司向国际标准化机构提出了“新一代多模光纤”概念。新一代多模光纤的标准正由国际标准化组织/国际电工委员会（ISO/IEC）和美国电信工业联盟（TIA—TR42）研究起草。预计2002年3～4月推出，新一代多模光纤也将作为10Gb/s以太网的传输介质，被纳入IEEE10Git/s以太网标准。新一代多模光纤的英文缩写“NGMMF”（New　Generation　Multi　Mode　Fiber）已被国际通用，并可作为关键词在国际网站查询。目前，新一代多模光纤的全面技术指标尚未正式公布，但从标准制订的相关报道及有关技术网站中可以得到如下确切信息：