多模光纤与单模光纤：芯径决定天花板
发射端的故事讲完了，光接下来要进光纤。光纤不只是一根「导光的线」——芯径和折射率剖面决定了里面能容纳几种传播模式，而模式数量直接划定速率和距离的天花板。这篇讲三件事：模式是什么、多模为什么跑不远、以及 OM3–OM5 和 G.652 这些规格怎么对号入座。
50 / 9μm 多模 / 单模纤芯直径 | 4700 OM4 有效模式带宽（MHz·km） | 0.2dB/km 单模 1550nm 典型衰减 |
01模式：光在纤芯里的走法
纤芯折射率比包层高，光靠全反射待在芯里。但「怎么待」不止一种：几乎沿轴线直走是一种，斜着来回反弹着前进也是一种，反弹得越厉害的「阶次」越高。每一种稳定的空间分布就是一个模式。能容纳多少模式由归一化频率决定，跟芯径和波长直接挂钩——芯越粗、波长越短，模式越多。多模光纤的芯有 50μm 或 62.5μm，一个 850nm 的光下去就是几百个模式；单模光纤把芯缩到 9μm，只留一个基模。
图 1｜同时出发的三条光线：多模里路途不同，到达有先有后
02多模的天花板：模式色散
问题出在路程差。同一个输入脉冲，走轴线的先到，高阶模式绕的路长、后到——脉冲被拉开，速度一快相邻码元就糊在一起。这就是模式色散，它给多模光纤画了硬天花板：带宽用 MHz·km 计量，距离和速率的乘积基本是个定数。OM3 的有效模式带宽 2000MHz·km，万兆能跑 300 米；速率上到 100G，同样的光纤只能跑 70–100 米。
图 2｜三种折射率剖面：渐变剖面的用意是把各模式的到达时间拉平
渐变剖面是产业给多模续命的关键：折射率从纤芯中心向外递减，走外圈的光虽然路长，但那里折射率低、光速快——两条效应互相抵消，各模式的到达时间被刻意拉平。OM3 以上都是这么做的，配合 850nm 的 VCSEL（短波长、便宜、易阵列化），构成了数据中心机柜内外短距互联的主力。
图 3｜同一个脉冲：多模输出被拉宽，单模基本保持
03单模：一条路的世界
芯缩到 9μm 之后模式色散归零，剩下的色散是材料色散和波导色散——不同波长成分速度不同，G.652 在 1310nm 附近正好让两者抵消（零色散点），1550nm 处约 17ps/nm/km，可以用色散补偿光纤或 DSP 处理。没有了模式这个紧箍咒，单模的带宽和距离都跨数量级：衰减 0.2dB/km，配合放大器一跨跑 80km，长途、城域、海缆清一色单模。
04规格对号入座
图 4｜多模与单模各自的地盘：速率越高，多模越吃亏
表 1｜多模光纤等级（ISO/IEC 11801）
单模这边，G.652 是绝对主力（常规色散未位移），楼宇布线里常见的 G.657 是抗弯版本——弯曲半径可以压到几毫米而不明显增加损耗，代价是与普通单模对接时的模场匹配要留心。选型的逻辑很简单：机房内几十米、端口密度高、对成本和功耗敏感，多模便宜省电；出机房、上城域和长途，单模没有悬念。两条线并存了几十年，也各自演化：多模往 SWDM 和更高速 VCSEL 走，单模往相干和硅光走。
两类光纤的差距也体现在对接容差上：模场直径越接近、越大，对准越容易。多模模场几十微米，手工研磨的连接器损耗也能压在 0.3dB 上下；单模模场不到 10μm，对准偏差 1μm 就是零点几 dB，所以单模连接器要靠精密插芯，长距链路一律用 8° 斜角端面（APC）把回反压到 -55dB 以下——《光引擎》那篇讲过，垂直端面的回反光会一路打回激光器。这也是「多模好安装、单模好传输」的另一半注脚。
表 2｜多模与单模的工程对比
光进光纤是传输侧的终点，却是封装侧的起点：芯片发出的光怎么对准 9μm 的纤芯、靠什么固定、固定之后怎么扛住十年温度循环——从下一篇开始，转回封装工艺线，拆四道关键工序：引线键合、共晶贴片、点胶贴片、等离子清洗。