光是一種頻率極高（3×1014 赫茲）的電磁波，當(dāng)它在波導(dǎo)──光纖中傳播時(shí)，根據(jù)波動(dòng)光學(xué)理論和電磁場(chǎng)理論，需要用麥克斯韋式方程組來(lái)解決其傳播方面的問(wèn)題。而通過(guò)繁瑣地求解麥?zhǔn)戏匠探M之后就會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光纖纖芯的幾何尺寸遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng)時(shí)，光在光纖中會(huì)以幾十種乃至幾百種傳播模式進(jìn)行傳播，如TMmn模、TEmn模、HEmn模等等（其中m、n=0、1、2、3、……）。

其中HE11模被稱為基模，其余的皆稱為高次模。

① 多模光纖

當(dāng)光纖的幾何尺寸（主要是纖芯直徑d1）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng)時(shí)（約1 微米），光纖中會(huì)存在著幾十種乃至幾百種傳播模式。不同的傳播模式會(huì)具有不同的傳播速度與相位，因此經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的傳輸之后會(huì)產(chǎn)生時(shí)延，導(dǎo)致光脈沖變寬。這種現(xiàn)象叫做光纖的模式色散（又叫模間色散）。

計(jì)算多模光纖中傳播模式數(shù)量的經(jīng)典公式為，其中V 為歸一化頻率。例如當(dāng)V=38時(shí)，多模光纖中會(huì)存在三百多種傳播模式。

模式色散會(huì)使多模光纖的帶寬變窄，降低了其傳輸容量，因此多模光纖僅適用于較小容量的光纖通信。

多模光纖的折射率分布大都為拋物線分布即漸變折射率分布。其纖芯直徑d1，大約在50 微米左右。

② 單模光纖

根據(jù)電磁場(chǎng)理論與求解麥?zhǔn)戏匠探M發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光纖的幾何尺寸（主要是芯徑）可以與光波長(zhǎng)相比擬時(shí)，如芯徑d1 在5～10 微米范圍，光纖只允許一種模式（基模HE11）在其中傳播，其余的高次模全部截止，這樣的光纖叫做單模光纖。

由于它只允許一種模式在其中傳播，從而避免了模式色散的問(wèn)題，故單模光纖具有極寬的帶寬，特別適用于大容量的光纖通信。

其實(shí)，準(zhǔn)確地講要實(shí)現(xiàn)單模傳輸，必須使光纖的諸參量滿足一定的條件，即其歸一化頻率V ≤ 2.4048。

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所以可以解得光纖的纖芯半徑應(yīng)滿足下式才能實(shí)現(xiàn)單模傳輸：

其中：

a1為纖芯半徑

λ為光波波長(zhǎng)

NA為光纖的數(shù)值孔徑