Znanje

Uže nego što većina objašnjenja sugeriše. Vlakno koje-održava polarizaciju (PM vlakno ili PMF) ne zamrzava bilo koje polarizacijsko stanje koje u njega ubacite. Sačuva alinearna polarizacija koja je pokrenuta poravnata s jednom od svoje dvije vlastite osi- spora ili brza osa. Ispravno poravnajte lansiranje i izlazno stanje ostaje stabilno tokom savijanja, rukovanja i temperature. Pogrešno shvatite i vlakno nosi dvije komponente koje se tuku jedna protiv druge, a izlazna polarizacija se pomjera kao što bi bila u običnom vlaknu.

Upravo to ograničenje je razlog zašto su PM vlakna postala tema za razgovor u ko-upakovanoj optici (CPO). U CPO dizajnima koji postavljaju laser izvan paketa prekidača, vlakno između laserskog modula i silikonskog fotoničkog motora mora isporučiti svjetlost u poznatom, stabilnom polarizacijskom stanju - jer spojnici i modulatori koji čekaju na udaljenom kraju rade ispravno samo za jedan od njih.

Šta polarizacija-održavanje vlakana zapravo održava

Svetlost je elektromagnetski talas, a orijentacija njegovog električnog polja je njegova polarizacija. U standardnom jednomodnom-modnom vlaknu, dva ortogonalna polarizaciona moda putuju sa skoro istom konstantom propagacije. "Skoro" je problem: eliptičnost jezgra iz procesa izvlačenja, zaostalo naprezanje, savijanje, uvijanje, bočni pritisak i temperatura sve to dovodi do male, nekontrolisane količine dvostrukog prelamanja. Snaga kontinuirano curi između dva načina rada, tako da izlazna polarizacija luta i ovisi o tome kako će se kabel usmjeriti tog dana. Ovaj isti mehanizam, u različitom vremenskom okviru, je ono što se pojavljuje u dugim-linkovima kaodisperzija polarizacionog moda.

PM vlakna napadaju problem čineći dvolomnost velikim i namjernim umjesto malim i slučajnim. Dvije ortogonalne ose definirane su dizajnom, s razlikom indeksa loma obično u rasponu od nekoliko puta 10^-4za telekom{0}}PM vlakno talasne dužine. Osa sa većim indeksom je spora osa; druga je brza os. Budući da ova dva moda sada putuju pri znatno različitim faznim brzinama, vanjske perturbacije više nemaju dovoljno faznog-podudaranja za efikasan prijenos snage između njih. Spoj je potisnut, a ne eliminisan.

Slijede dvije posljedice, a obje su bitne u praksi:

• Vlakno održava stanje samo ako je to stanje bilolinearno i poravnato prema vlastitoj osi pri lansiranju. Hranjenje u kružnom ili proizvoljnom eliptičnom svjetlu i PM vlaknima ne daje vam nikakvu korist.
• Budući da dva moda akumuliraju faznu razliku, relativna faza se ponavlja na karakterističnoj udaljenosti koja se nazivadužina udarca (L_B= λ/Δn), što je reda veličine nekoliko milimetara na 1550 nm za tipično PANDA vlakno. Kratka dužina otkucaja znači jak dvolom i bolju otpornost na spajanje modova.

Kako je dvolomnost ugrađena

Postoji više od jednog načina za kreiranje dvije osi, a PANDA je jedan dizajn između nekoliko, a ne naziv kategorije:

• PANDA- dvije kružne šipke dopirane borom-sa obje strane jezgre. Široko korišten, a dizajn većina ljudi slika. Corning, koji je izumio i patentirao PANDA strukturu, nudi je na talasnim dužinama od otprilike 400 nm do 1550 nm.
• Lep{0}}kravataPodručja naprezanja u obliku klina --, općenito daju veći dvolom po cijenu složenosti procesa.
• Eliptični naponski omotač- sloj asimetričnog naprezanja koji okružuje jezgro.
• Eliptično jezgro- geometrijski, a ne napregnuti-indukovani dvolom.
• Fotonski kristal / mikrostrukturiran- dvolomnost iz asimetrične rešetke zračnih-otvora.

Dizajni zasnovani na naprezanju-funkcionišu kroz diferencijalnu termičku kontrakciju: dopirane regije se skupljaju više od okolnog silicijum dioksida kako se vlakno hladi nakon izvlačenja, a rezultirajući anizotropni napon stvara razliku indeksa kroz fotoelastični efekat.

Standardno jedno{0}}optično vlakno u odnosu na PM vlakno

Praktična razlika se vidi u montaži, a ne u podacima. Spajanje PM vlakana znači rotiranje oba vlakna tako da se njihova područja naprezanja poravnaju prije pokretanja luka, a fuzioni uređaj za spajanje bez slike{1}} prepoznavanja osi to ne može pouzdano učiniti. Osim uobičajenih saradnikagubitak spoja, PM rad dodaje termin ugaone greške koji više košta čistoću polarizacije nego snagu. Neka pozadina uključenakontrolisanje stanja polarizacije u standardnom jednom-modnom vlaknuje koristan kontekst zašto je alternativne pristupe teže održati stabilnim.

Zašto eksterni-laserski CPO dizajni koriste PM vlakna

CPO pomiče optički motor sa prednje ploče u poziciju neposredno pored prekidača ASIC, što dramatično skraćuje-električni put velike brzine. NVIDIA je objavila brojke od otprilike 22 dB električnog gubitka za konvencionalnu stazu koja se može priključiti na 200 Gb/s po kanalu u odnosu na oko 4 dB kada se vlakno povezuje direktno na ko-upakovani motor, uz odgovarajući pad snage po-portu.

To preseljenje stvara laserski problem. Laseri su najnepouzdaniji element u optičkoj vezi i najosetljiviji na temperaturu-, a zakopavanje u paketu pored prekidača ASIC-a koji raspršuje stotine vati nije privlačno. Alternativa je postavljanje lasera u prednji-modul - najhladniji, najpopravljiviji dio šasije - i usmjeravanje svjetla prema unutra. OIF je ovo standardizirao kao External Laser Small Form-Factor Pluggable (ELSFP), prednji -faktor oblika koji se može priključiti i koji opskrbljuje optičku snagu jednom ili više optičkih motora kroz slijepi-spojni multi-konektor na stražnjoj strani modula.

Evo u čemu je greška u originalnom kadriranju: ono što putuje niz to vlakno jesteneprekidno{0}}talasno svjetlo, nije modulirani signal, a njegovo prisustvo ne znači da sistem koristi koherentnu modulaciju. NVIDIA-ini silikonski fotonički motori koriste mikro-modulatore sa mikro prstenom koji rade direktno-otkrivaju 200 Gb/s PAM4 po talasnoj dužini - potpuno drugačiji režim odkoherentna optika, gdje je praćenje faze lokalnog-oscilatora i polarizacije svojstveno prijemniku.

Pravi razlog je nizvodna polarizaciona osjetljivost u fotonskom integriranom kolu:

• Spojnice za rešetke, favorizovani zbog svog kompaktnog otiska i testiranja na{0}}nivou pločice, snažno su polarizacijski-selektivni. Spojnik sa jednom-polarizacijskom rešetkom je dizajniran za jedno ulazno stanje i odbija ortogonalno.
• Silicijumski talasovodiimaju jako asimetrične poprečne-presjeke, tako da TE i TM načini vide različite efektivne indekse i različite gubitke.
• Mikro{0}}prstenasti i Mach{1}}Zehnder modulatorisu dizajnirani i pristrasni za jednu polarizaciju. Snaga koja stigne u pogrešnom stanju ne modulira ispravno; postaje gubitak i, u nekim geometrijama, preslušavanje.

Dakle, polarizacijski drift u laserskom feedu ne "čini informaciju beskorisnom". On proizvodi polagano promjenjivu kaznu optičke snage na spojniku, smanjenu efikasnost modulacije, smanjenu amplitudu optičke modulacije i gubitak margine koji budžet veze mora apsorbirati -, što je, sa stotinama veza po prekidaču, upravo ona vrsta varijabilnosti koju dizajneri sistema odbijaju prihvatiti. PM vlakno uklanja varijablu.

Gdje PM vlakna sjedi u CPO sistemu

Nije svako vlakno u CPO prekidaču PM vlakno. Tipična eksterna-puta lasera je:

1. Vanjski laserski modul (ELSFP ili ekvivalentan) na prednjoj ploči, generira CW svjetlo
2. PM vlakna ili PM traka koja nosi to svjetlo prema unutra, sa orijentacijom osi očuvanom kroz svaki konektor
3. PM konektor ili PM dio afiber array unit (FAU), poravnavajući svako jezgro vlakna i njegovu os sa odgovarajućim talasovodom na fotonskom integrisanom kolu
4. Silikonski fotonički motor, gdje je CW svjetlo modulirano
5. Modulirani izlaz ostavlja uključenstandardno jedno-modno vlakno, kroz FAU i van do konektora prednje ploče

Corningov objavljeni CPO materijal opisuje upravo ovaj aranžman: FAU sklopovi koji sadrže miješana vlakna za jedno-mod i polarizaciju-održavanja, sa utičnim laserskim izvornim modulima na prednjoj ploči spojenim na PIC-ove pomoću PM vlakana. Kompanija takođe napominje zašto su ovi sklopovi teški - sa visokim brojem vlakana, mješovitim SM/PM populacijama, mikro-optickom integracijom i vrlo uskim tolerancijama poravnanja, sve u jednoj komponenti. Bilo ko precizirakabliranje sa silikonskim fotoničkim vlaknimabavi se dvije različite vrste vlakana sa dva različita posla u istom pojasu.

Jednu često ponavljanu tvrdnju vrijedi ispraviti. Corningovo CPO FlexConnect vlakno, lansirano na OFC 2025, Corning opisuje kao jedno-mod i savijanje-otporno, optimizirano za kratka unutar-unutar-kutije CPO vožnje. Nije opisano kao PM vlakno i nije opisano kao proizvod razvijen posebno za jednog kupca. Corning ima odnos CPO ekosistema sa NVIDIA-om, a Corning isporučuje PANDA PM vlakna -, ali to su tri odvojene činjenice i njihovo kombinovanje u jednu proizvodi tvrdnju koju niko od njih ne podržava.

Da li su PM vlakna potrebna u svakoj CPO arhitekturi?

Ne. Zajedničko pakovanje OIF-a pravi razliku između optičkih motora s integriranim laserima i dizajna koji se oslanjaju na vanjski izvor svjetlosti. Tamo gdje je laser spojen ili okrenut-urezan na fotonsku matricu, nema vanjskog laserskog napajanja i stoga nema PM svežnja - polarizacija je fiksirana geometrijom na-čipu. PM vlakno postaje neophodno posebno kada svjetlost mora prijeći određenu udaljenost, kroz konektore, prije nego što dođe do spojnika osjetljivog na polarizaciju-.

Oba pristupa su u razvoju u cijeloj industriji. Tretiranje PM vlakana kao apsolutnog zahtjeva za CPO preuveličava slučaj; tretirajući to kao usloveksterni-laserCPO je tačan.

Specifikacije koje odlučuju da li PM vlakno odgovara CPO

"PM fiber" nije jedan proizvod. Vlakno žiroskopa-klase i vlakno CPO{2}} razreda mogu koristiti PANDA strukturu i još uvijek biti neprikladne zamjene jedno za drugo. Parametri koji ih razdvajaju:

• Radna talasna dužina- PM vlakno je optimizovano po opsegu (850, 980, 1310, 1550 nm i drugi); upotreba daleko od njegove projektovane talasne dužine degradira i performanse slabljenja i polarizacije.
• Omjer ekstinkcije polarizacije (PER)- odnos snage na predviđenoj osi prema snazi ​​u ortogonalnoj, u dB. Ovo je broj-nivoa montaže: vlakna, spojevi, konektori i montaža sve doprinose.
• h-parametar- polarizacijski preslušavanje po jedinici dužine, suštinska vrijednost vlakna, neovisna o kvalitetu sklapanja.
• Dužina udarca- kraće je bolje za otpor perturbaciji.
• Tolerancija poravnanja ose- dominantna greška u praksi. Snaga spojena na pogrešnu osovinu mjeri kao grijeh²θ, tako da je PER samo od neusklađenosti otprilike −20 log₁₀(tan θ): oko 35 dB na 1 stepenu, oko 26 dB na 3 stepenu, oko 21 dB na 5 stepenu. Taj odnos je razlog zašto orijentacija ključa konektora i prepoznavanje osovine spojnika nisu opcioni.
• Prečnik obloge i premaza- unutar-kutije-CPO uprtači često koriste smanjena-vlakna za premaz kako bi postigli potrebnu gustinu.
• Minimalni radijus savijanja- rutiranje unutar šasije prekidača je čvrsto, a naprezanje izazvano savijanjem-utječe na PER kao i na gubitak.
• Temperaturna stabilnostDvolomnost zasnovana na - stresu-zavisna je od temperature-, a paket prekidača je vruće, termički ciklično okruženje.
• Korak niza i FAU tolerancija spajanja- za sklopove niza vlakana umjesto diskretnih vlakana.

Praktičan zaključak za svakoga ko uspoređuje citate na različitim mjestimaportfelj optičkih vlakana: pitajte šta je od navedenog navedeno i s kojom pouzdanošću, i da li se broj odnosi na golo vlakno, pigtail, vrpcu ili potpuno povezan sklop. Te četiri stvari imaju vrlo različite cijene i vrlo različite performanse.

PM vlakna prije CPO

Narativ u kojem je PM vlakno bilo vojni{0}}samo materijal dok ga AI nije otkrio je previše uredan. Žiroskopi sa optičkim vlaknima su dugotrajna-i važna primjena - oni zavise od stabilnosti polarizacije za rješavanje rotacije putem Sagnac efekta -, ali katalozi proizvođača decenijama navode aplikacije za telekomunikacije, lasere i senzore. PM vlakno je korišteno u optičkim laserima i pigtailima pojačala, u modulatorima osjetljivim na polarizaciju-, u koherentnim komponentama primopredajnika kao što su podesivi laseri i integrirani koherentni prijemnici, u optičkim strujnim i hidrofonskim senzorima, te u kvantnoj i laboratorijskoj optici.

Ono što je CPO promijenio je volumen i oblik proizvoda, a ne fizika. Potražnja se pomjerila sa kratkih diskretnih pigtailova prema velikom-precizno orijentisanom pojasu i nizovima proizvedenim u podatkovnim{2}}centrima, što je izazov za proizvodnju, a ne otkrivanje materijala.

Šta je potvrđeno, a šta nije

Potvrđeno iz primarnih izvora:

• OIF je objavio ELSFP sporazum o implementaciji koji definiše faktor forme vanjskog laserskog izvora koji se može priključiti-za ko-pakovane optičke sisteme, zajedno sa 3,2 Tb/s ko-upakovanim modulom IA i ko-okvirnim dokumentom za pakovanje.
• NVIDIA je najavila Quantum-X InfiniBand Photonics i Spectrum{1}}X Ethernet Photonics CPO prekidače, sa komercijalnom dostupnošću navedenom za 2026. godinu, navodeći otprilike 3,5x energetsku efikasnost i 10x poboljšanja otpornosti.
• Corning je javno opisao CPO FAU sklopove koji sadrže pomiješana SM i PM vlakna, sa laserskim modulima prednje ploče koji su povezani na PIC-ove pomoću PM vlakana.

Nije moguće provjeriti iz javnih primarnih izvora, pa se stoga ovdje ne tvrdi:često kruže brojke o udjelu globalne potrošnje PM vlakana za odbrambene žiroskope, po-cijene po metru za žiroskop-razreda naspram CPO- PM vlakana, i tvrdnje da su specifični dobavljači PM FAU rasprodali kapacitete za sljedeću godinu. Oni se pojavljuju u komentarima lanca nabavke-bez imenovanih izvještaja, datuma, regija ili navedene osnove - dužine golih vlakana, prihoda ili sastavljenih komponenti. Sklop PM klase CPO- ima veliku prednost u odnosu na jednostruko-modno vlakno, ali premium odražava osi-orijentisanu montažu, povezivanje i prinos, a ne samo staklo, a jedna cifra po{10}}metru nije smislen način da se to izrazi.

Ako su vam ti brojevi potrebni za poslovni slučaj, nabavite ih iz izvješća o tržištu ili ponude dobavljača sa priloženom specifikacijom, količinom i obrascem proizvoda. Sve ostalo je glasina sa decimalnim zarezom.

Rezime

• PM vlakno čuva linearnu polarizaciju usklađenu sa jednom sopstvenom osom; ne stabilizuje proizvoljna stanja.
• Djeluje tako što čini dvolomnost velikim i kontroliranim, potiskujući, a ne eliminirajući spregu između dva polarizacijska moda.
• PANDA je najčešći dizajn, a ne jedini.
• Eksterni-laser CPO koristi PM vlakna jer su spojnici i modulatori silikonskih fotonskih rešetki osjetljivi na polarizaciju-a ne zato što su sistemi koherentni - trenutni NVIDIA motori koriste direktnu-detekciju PAM4.
• PM vlakno prenosi dolazno CW svjetlo; modulirani podaci izlaze na standardno jedno{0}}modno vlakno. Oboje žive u istom FAU pojasu.
• PER, dužina otkucaja, tolerancija poravnanja ose, talasna dužina i temperaturna stabilnost odlučuju da li je dato PM vlakno prikladno za CPO. Sama struktura nije.
• Podacima o cijenama u opticaju i tržišnom{0}}odjelu za PM vlakna nedostaju sljedljivi izvori i ne bi se trebali koristiti u poslovnom slučaju bez njih.