光纤、光缆与介质

单模光纤

Single-Mode Fiber · SMF
图解SMF

定义

芯径很小、只允许一个模式传输的光纤,长距与高速率场景的绝对主力。

图解

光走玻璃还是走空气 · 直接决定时延与非线性实芯光纤(G.652 类)玻璃芯光在玻璃(折射率约 1.47)中传播时延基准 · 非线性较强空芯光纤(HCF)空气芯光在空气(折射率约 1.0)中传播微结构包层约束光,避免泄漏单链路时延对比(相对实芯):实芯 100空芯 约 69(低约 31%)时延数字来自厂商发布与媒体报道,测试条件(波长、长度、结构)差异较大,跨厂商比较需谨慎。
空芯光纤与实芯光纤 寻常光纤的光被玻璃「拖慢」,空芯光纤让光跑在空气中,传播速度接近真空光速,因此单链路时延下降约三成。它的价值不在带宽,而在于时延与非线性——这让它天然适合跨数据中心的算力调度与分布式训练这类对同步延迟敏感的场景。
模块命名里的那串字母 · 直接对应能跑多远、用什么光纤、要不要相干SR多模 · ≤100mDR单模并行 · 500mFR单模 WDM · 2kmLR单模 WDM · 10kmER / ZR30km / 80km+← 短距:并行多芯、成本优先长距:波分 / 相干、性能优先 →SR/DR 用「并行光纤」堆速率:8 芯、16 芯同时收发,所以 MPO 连接器是标配。FR/LR 用「波分」省光纤:把多路波长合到 2 芯 LC 双工上,布线密度问题迎刃而解。ER/ZR 转入相干体制,靠 DSP 解调相位,代价是功耗与成本明显上台阶。
传输距离档位 光模块命名里的字母(SR/DR/FR/LR/ER/ZR)是距离档位的简称,它同时决定了光纤类型、通道复用方式(并行还是波分)以及是否需要相干体制。看到型号先看这几个字母,比看速率更能判断它用在哪。

说明

单模光纤只允许一种模式的光传播,因此避免了模式色散,能支持更长距离与更高带宽的传输。它是数据中心主干与所有长距场景的基础介质。

常用型号包括 G.652.D(通用标准)、G.654.E(大有效面积、适合长距与相干)、G.657(弯曲不敏感,适合接入与密集布线)。选择哪种型号,取决于距离、弯曲要求与是否配合相干系统。

在数据中心内部,单模与多模的分工是:短距接入层继续用多模,新建主干与 AI 集群横向互联越来越多选择单模。这个趋势的背后是速率提升后多模的距离余量越来越紧张。

关键数字

G.652.D / G.654.E / G.657常用型号体系
无模式色散单模的核心优势
新建设主力数据中心主干的首选

关键要点

  • 单模配合波分复用,可把 800G 的链路从 16 芯压缩到 2 芯双工,这是超大规模 AI 集群选择单模的核心原因。
  • 单模光纤在新建设超大规模数据中心中的占比已从 2023 年的约 53% 升到 65–70%,这一转移被认为是不可逆的。
  • CPO 几乎只使用单模光纤接口。
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