Следва анализ от четири измерения: технически принципи, архитектура на системата, сценарии на приложение и авангарден напредък:
1. Технически принципи: Крайъгълният камък на поляризационните мултиплексиране и възможностите за борба с интерференцията
Ефектът на двустранното поддържане и механизма за поддържане на поляризацията
Поляризационното поддържане на влакната въвежда силен ефект на двупосочно отношение чрез дизайн на геометрична структура (като тип Panda и тип вратовръзка), така че константи за разпространение на две ортогонални поляризационни състояния се различават значително (дължината на ритъма може да бъде толкова кратка, колкото няколко милиметра). Този дизайн може да заключи състоянието на поляризация на оптичния сигнал в специфична ос и да потисне свързването на режима на поляризация, причинено от смущения, като външни промени в напрежението и температурата. Например, с малко поле за поляризация на поляризацията на Changfei (Диаметър на полето на полето 4 μm) постига загуба на сплитане с една връзка с по-малка или равна на 0. 22db чрез оптимизиране на структурата на вълноводите, отговарящи на изискванията за свързване с висока чувствителност.
Физическа основа на технологията за мултиплексиране на поляризация
В 1.6T системи поляризационното мултиплексиране (PDM) е основното средство за удвояване на спектралната ефективност. Поляризационното поддържане на влакната използва стабилна ос на двупосочно, за да гарантира, че сигналите на двете ортогонални поляризационни състояния (x\/y ос) не пречат помежду си по време на предаването. Например, кохерентната оптична комуникационна система на Huawei използва модулация на EPDM-QPSK, за да модулира два независими 100G сигнала съответно в поляризационни състояния на X\/Y. След предаване чрез влакна за поддържане на поляризация, приемащият край използва сплит на поляризационния лъч, за да възстанови оригиналния сигнал.
Потискане на поляризация на режим на поляризация (PMD)
PMD на обикновените оптични влакна ще доведе до случайни промени в състоянието на поляризация, ограничавайки скоростта на предаване. Поляризационното поддържане на влакната намалява коефициента на PMD до под 0. 0 1ps\/√km (конвенционалното едномодово влакно е около 0,1ps\/√km) чрез силен ефект на двубой, като по този начин се поддържа ултра дълъг разстояние (например силен ефект на двупосочен ефект, като по този начин поддържа ултра дълъг разстояние (като повече от 1000kM без електрическо реле), като се поддържа ултра дълъг разстояние (например силен ефект на двубой, като по този начин поддържа ултра дълъг разстояние (като повече от 1000KM, без електрически реле), като се поддържа ултра дълъг разстояние (като повече от 1000KM, без електрически реле), като се изисква от 1,6t система. Например, в тестовата мрежа за тестване на влакна на China Mobile 800G в Шенжен-Донггуан, толерантността на PMD е увеличена с 3 пъти чрез сътрудничество на технологията за поддържане на поляризация и DSP технология.
2. Системна архитектура: Адаптация на пълен процес от устройство към връзка
Кооперативен дизайн на оптични модули и влакна за поддържане на поляризация
Технология за интеграция на силиконова фотоника: Хибриден интегриран оптичен двигател на Yilanwei възприема хетерогенна интеграция на силициев нитрид и тънък филмов литиев ниобат и постига свързване с ниска загуба (загуба на вмъкване по-малко от или равна на {3}}.
DSP ChIP с ниска мощност: Module 1.6T OSFP224 на Accelink е оборудван с 3nm DSP чип. След като сигналът, предаван през влакното за поддържане на поляризация, се обработва чрез DSP, скоростта на грешка може да бъде контролирана под 1E -15, отговаряйки на строгите изисквания на AI тренировъчни клъстери.
Оптимизация на анти-интерференцията на връзките на оптичните влакна
Изпълнение на огъване: R5MM-устойчивото на огъване на фибрите на поляризацията на Changfei има допълнителна загуба на макро огъване на допълнителна загуба на<0.1dB under 10 turns of 5mm bending radius, which is suitable for high-density wiring in data centers.
Температурна стабилност: Коефициентът на термично разширение на влакната за поддържане на поляризация съвпада с покритието на покритието, а колебанието на поляризационната изчезване е по-малко от 1db в диапазона на -40 градус ~ +85 градус, осигурявайки стабилността на междуконтиненталните субмаринови кабели.
Допълнителни приложения с кухи ядрени влакна
В етапа, когато влакно от ядро все още не е напълно зрели, влакното, поддържащо поляризация, все още е основният избор за 1.6T системи. Например, G.654. на China Mobile G.654.e Ултра-ниско загуба в комбинация с джъмпери, поддържащи поляризация, постигна капацитет с едно влакна 80T между осем възли на главината, осигурявайки надеждна поддръжка на физически слой за системата 1.6T.
3. Сценарии на приложение: Пълно покритие от центрове за данни до гръбначни мрежи
Вътрешна връзка в центровете за данни
Сценарии на къси разстояния: Поляризационните влакна, комбинирани с VCSEL оптични модули, могат да удължат разстоянието на предаването 400 g от 30 м до 1 км, отговарящи на изискванията за взаимосвързаност с висока плътност между компютърните сгради в интелигентните изчислителни центрове.
Течно охлаждане: Температурното съпротивление на влакното за поддържане на поляризация поддържа напълно потопен разтвор на течно охлаждане. При енергийна ефективност на PUE, по -малък или равен на 1,05, един шкаф може да поддържа натоварване на разсейване на топлина от 200kW.
Мрежово предаване на метро и гръбнак
Неелектрично реле на дълги разстояния: Ниските характеристики на PMD на влакното с поляризация, комбинирани с алгоритъма за компенсация на фазата на DSP, могат да постигнат едно вълново предаване на сигнал 1,6T над 1000 км на G.654.e влакно, без да е необходимо електрическа релейна станция.
Разширяване на ултра широки спектър: Осигуряването на поляризация влакна поддържа разширяването на лентата E\/S (1360 ~ 1530nm). В комбинация с 24THZ теоретичната честотна лента на кухи ядки влакна, ултра-големи трансмисия от 1.6T × 24 вълни в едно влакно може да бъде постигнато в бъдеще.
Специални комуникации и военни полета
Характеристиките на антиелектромагнитните смущения на фибрите за поддържане на поляризация го правят незаменим във военните комуникации като радар и сонар. Например, 155 0 nm кохерентен радар на вятърния лазер използва връзката за поддържане на поляризация, която може да постигне точност на измерване на скоростта на вятъра от 0,1 m\/s в сложна електромагнитна среда.
4. Прогрес на границата: Материални иновации и оптимизация на ниво систем
Изследвания и разработване на нови влакна за поддържане на поляризация
Фотонни кристални поляризационни влакна: Чрез дизайна на масивите на въздушните отвори, двупосочността може да се увеличи до порядъка на 10^-3, поддържащи формати на модулация от по-висок ред (като 128qam).
Флуоридни поляризационни влакна: постигане на ултра ниска загуба (<0.01dB/km) in the infrared band (2~5μm), providing a new path for astronomical observation and quantum communication.
Интеграция с AI технология
Интелигентна компенсация на PMD: 1.6T DSP ChIP на Credo интегрира AI алгоритъм, който може да следи промените в състоянието на поляризация на влакната за поддържане на поляризация в реално време, динамично регулира параметрите на компенсация и намалява скоростта на грешки в бита на системата с 50%.
Оптична изчислителна архитектура: Поляризационното поддържане на влакна, комбинирано със силиконов фотонен неврон чип, може да изгради невронна мрежа на оптична домейна и да постигне разсъждение за ултра ниска мощност на 0. 6W\/GBPS.
Сътрудничество за стандартизация и индустриална верига
Асоциацията на стандартите за комуникации в Китай (CCSA) формулира стандарти като "технически изисквания за поддържане на поляризационни влакна" за насърчаване на стандартизацията на интерфейсите между поляризационното поддържане на фибри и силициевите фотонични модули и тънките модулатори на литиев ниобат. Например, изпъкналите влакна на Yilanwei 45- градуса на Yilanwei е постигнал сливане с ниска загуба с фибри, поддържащ поляризация (загуба <0. 1DB), поставяйки основата за мащабно масово производство.
5. Предизвикателства и бъдещи тенденции
Разходи и мащабни затруднения
Процесът на производство на влакна за поддържане на поляризация е сложен, а цената е 3 до 5 пъти по-голяма от тази на обикновените едномодови влакна. В бъдеще е необходимо да се намалят разходите чрез технологии като фотонни кристални влакна и автоматизация на чертежа на подуста.
Конкуренция с кухи ядки влакна
Нелинейният ефект на кухо-ядрото е изключително нисък, а теоретичният капацитет на предаване е повече от 10 пъти по-голям от този на твърдото влакно. Проблемът с PMD на кухо-ядките обаче не е напълно решен и фибрите за поддържане на поляризация все още ще доминират на пазара 1.6T в краткосрочен план.
Посока на еволюцията на технологиите
Ултра високоскоростна модулация: Комбиниране на процента на предаване на 200Gbaud и 128QAM, капацитетът на едновълнова може да надвиши 1,6T, а влакната за поддържане на поляризация трябва да подобри по-нататъшното подобряване на съотношението на изчезване на поляризацията (＞ 30 dB).
Квантова комуникация: Стабилността на състоянието на поляризацията на влакната за поддържане на поляризация може да се използва за квантово разпределение на ключове, а в бъдеще може да се комбинира с квантово реле технологията за изграждане на глобална квантова комуникационна мрежа.
Чрез горния технически път влакната за поддържане на поляризация се надгражда от "настойник на поляризационното състояние" до "ултравистия скорост на комуникация", осигуряваща солидна поддръжка на физически слой за търговското внедряване на 1.6T Ethernet.
