今天晚上略聊一聊单模通信与多模通信。
这个单模与多模的通信类别在咱们光纤通信行业，几乎是必备的分类名词，用的非常非常的多。
先不说模式的数量，先界定一下模式的类型。
咱们的光通信的单模与多模是说的电磁波的单横模与多横模的通信区别。
什么是电磁波？电场与磁场可随时间变化产生的“波”，既然是波，就具有波长、频率和波动速度这些参数。
电磁波的波动速度=波长 x 频率。 那就是电磁波的波动频率更高，则波长会变短。
再看一点经常提到的电磁波的类型，无线电波，微波，光波....，这些都是电磁波。
无线电波，不需要电线可以传输的波，是通过电与磁的相互转换实现的无介质波动。
微波是无线电波中的一种，是波长更微小的那类高频的电波。
比如咱们天天说的1.6T光模块的212Gbps PAM4信号，奈奎斯特频率为53GHz，这个53GHz就是200G信号的电磁波频率。
53GHz的电磁波频率，可推导出真空电磁波波长为5.6毫米。
对比一下，咱们听收音机，长波收音机的波长一公里以上，短波收音机的波长10米-100米。
那么咱们1.6T光模块里的212Gbps PAM4电信号的电磁波波长为5.6毫米，明显比无线电收音机的电磁波波长更小，所以叫“微波”。
而光波，咱们光纤通信的光载波，天天说的850nm、1310nm、1550nm、1270nm.....，都是指真空电磁波的波长。
光通信的载波波长更更更小，也就是载波频率数百THz，极高频率，可实现超大容量的信号荷载。
光纤通信的单模多模的划分，看似与波长相关，是按照频谱划分的。实则不然。
所谓的单模与多模的划分其实是基于横模模式的划分，而多横模更适合频谱划分的较短光波长的波长范围，单横模更适合频率谱的较长光波长范围，而已。
也就是同样的1310nm的光载波的波长，可以用于单模通信，也可以用于多模通信。
850nm的光波长，可以用于单模通信，也可以用于多模通信。
电磁波的横模模式的约束，与电磁波横向模场的大小相关。当横向模场太大，则会出现横模模式的干涉衍射导致高阶模（也就是多模）。
咱们经常看到的GSG的共面波导布局，共面是同一个陶瓷表面，波导是就信号按照电磁波的波动来设计。
信号线（Signal）与GND需要靠近，原因就是咱们的毫米波的“毫米”就比米、千米要小很多，需要用GND将毫米波的高频信号仅仅保护，保持这个波长信号的“单模”，不要出现高阶模。
同样的。光载波的单模与多模，是微米波的电磁波横模模式的控制
单模光纤的单模模场直径~8μm，多模光纤的多模模场直径早期用62.5μm，现在用50μm。
经常说的850nm的多模波段，实则是因为这个波段的光学芯片如GaAs的VCSEL激光器，很难实现单横模控制，用多模通信是经济适用且具有可行性的选择。
经常说的1310nm、1550nm....处于单模波段，实则是因为这个波段的光学芯片如EML、DFB、SiPh硅光等等，容易实现单横模的控制。
先梳理一下单模与多模的定义，晚上再继续聊一聊常见的光通信的单模和多模技术方案以及优缺点。