Ниже приведен анализ из четырех измерений: технические принципы, архитектура системы, сценарии применения и передовый прогресс:
1. Технические принципы: краеугольный камень мультиплексирования поляризации и противоположных возможностей
Эффект двуметрости и механизм поддержания поляризации
Поляризационное волокно вносит сильный эффект двуметрости посредством конструкции геометрической структуры (например, типа панды и типа галстуки-бабочки), так что константы распространения двух ортогональных поляризационных состояний значительно различаются (длина бита может быть настолько короткими, как у нескольких миллиметров). Эта конструкция может заблокировать состояние поляризации оптического сигнала в определенной оси и подавлять связь режима поляризации, вызванную интерференцией, такими как внешнее напряжение и изменения температуры. Например, в малом режиме для поляризационного поляризационного волокна Changfei (диаметр поля режима 4 мкм) достигает потери сплайсинга с одним связью менее или равным 0. 22db путем оптимизации структуры волновода, отвечающих высокочувствительному соединению кремниковых фотоэлектрических чипов и литий-модуляторов.
Физическая основа технологии мультиплексирования поляризации
В 1,6T -системах мультиплексирование поляризации (PDM) является основным средством для удвоения спектральной эффективности. Поляризационное волокно использует стабильную ось двуметроплика, чтобы гарантировать, что сигналы двух ортогональных поляризационных состояний (ось x\/y) не мешают друг другу во время передачи. Например, когерентная система оптической связи Huawei использует модуляцию EPDM-QPSK для модуляции двух независимых сигналов 100G к поляризационным состояниям X\/Y соответственно. После передачи с помощью поляризационного волокна в принимающем конце используется разветвитель поляризационного луча для восстановления исходного сигнала.
Подавление дисперсии поляризации (PMD)
PMD обычного оптического волокна вызовет случайные изменения в поляризационном состоянии, ограничивая скорость передачи. Поляризационное волокно снижает коэффициент PMD до ниже 0. 0 1PS\/√km (обычное одномодовое волокно составляет около 0,1ps\/√km) через сильный эффект бирфлстрации, тем самым поддерживая сверхпрофильонскую дистанцию (например, более 1000 км без электрической реле), требуемой на 1000-образную систему. Например, в сети Chails Mobile 800G с полой ядерной тестовой тестированием в Шэньчжэнь-Донггуане толерантность к PMD была повышена в 3 раза благодаря сотрудничеству технологии волокна и DSP-поддержания поляризации.
2. Системная архитектура: полная адаптация от устройства к ссылке
Кооперативный дизайн оптического модуля и поляризационного волокна
Технология интеграции кремниевой фотоники: гибридный интегрированный оптический двигатель на основе кремния в Иланвеме принимает гетерогенную интеграцию нитрида кремния и тонкопленочного лития ниобата и достигает низкоутобления (вставка потеря меньше или равна 0. 3DB) посредством поляризации, носив сингл, поддерживая сингл.
Модуль DSP с низким энергопотреблением: модуль Accelink 1,6T OSFP224 DR8 оснащен 3-нм чипом DSP. После того, как сигнал, передаваемый через волокно-поляризационное волокно, обрабатывается с помощью DSP, частота ошибок бита можно контролировать ниже 1e -15, отвечающих строгим требованиям обучающих кластеров AI.
Оптимизация противоположных связей оптических волокон
Изгибающая производительность: устойчивое к поляризационному поляризации.<0.1dB under 10 turns of 5mm bending radius, which is suitable for high-density wiring in data centers.
Стабильность температуры: коэффициент термического расширения волокна с поляризацией соответствует материалу покрытия, а колебание поляризации составляет менее 1 дБ в диапазоне -40 степень ~ +85 степень, что обеспечивает стабильность межконтинентальных подводных кабелей.
Дополнительные приложения с полым ядерным волокном
На стадии, когда клоковое волокно еще не полностью зрелости, волокно-поляризацию по-прежнему является основным выбором для систем 1,6 Т. Например, G.654.e Ultra Low-Low-Loss Fiber в China Mobile в сочетании с джамбами, поддерживающими поляризацию, достигла однорабочевой емкости 80T между восьми узлов узла, обеспечивая надежную поддержку физического слоя для системы 1.6T.
3. Сценарии приложений: полное покрытие от центров обработки данных до сети на основе
Внутренняя взаимосвязь в центрах обработки данных
Сценарии короткого расстояния: Поляризационное волокно в сочетании с оптическими модулями VCSEL может расширить расстояние передачи 400 г с 30 м до 1 км, что отвечает требованиям взаимодействия высокой плотности между компьютерными зданиями в интеллектуальных вычислительных центрах.
Жидкое охлаждение: температурная устойчивость к поляризационному волокному волокну поддерживает полностью погруженный раствор жидкого охлаждения. При энергоэффективности пуха меньше или равной 1,05, один шкаф может поддерживать нагрузку на тепловой рассеивание мощностью 200 кВт.
Metro и Backbone Network Transmission
Неэлектрическое реле на большие расстояния: низкие характеристики PMD, поддерживающего поляризацию волокна в сочетании с алгоритмом компенсации фазы DSP, могут достичь одноволновой передачи сигнала 1.6T более 1000 км на G.654.e волокна без необходимости электрической ретрансляционной станции.
Ультра всеобщее расширение спектра: волокно-поляризация поддерживает расширение до полосы E\/S (1360 ~ 1530 нм). В сочетании с теоретической полосой пропускания 24thz сгеночного волокна с сверхуровневой масштабной передачей 1,6t × 24 волн в одном волокне может быть достигнута в будущем.
Специальные коммуникации и военные поля
Антиэлектромагнитные интерференционные характеристики волокна с поляризацией делают его незаменимым в военных коммуникациях, таких как радар и сонар. Например, когерентный радар 155 0 нм лазерный лазерный радар использует поляризационную оптоволоконную связь, которая может достичь точности измерения скорости ветра 0,1 м\/с в сложной электромагнитной среде.
4. Пограничный прогресс: материальные инновации и оптимизация на уровне системы
Исследование и разработки новых волокон с поляризацией
Фотонные кристаллические поляризационные волокна: благодаря конструкции массивов воздушных отверстий, двумеляция может быть увеличена до порядка 10^-3, поддерживая форматы модуляции более высокого порядка (например, 128QAM).
Фторидные поляризационные волокна: достичь ультра-низкую потерю (<0.01dB/km) in the infrared band (2~5μm), providing a new path for astronomical observation and quantum communication.
Интеграция с технологией ИИ
Интеллектуальная компенсация PMD: чип DSP 1,6T Credo интегрирует алгоритм AI, который может отслеживать изменения состояния поляризации поляризационных волокон в режиме реального времени, динамически корректировать параметры компенсации и снизить частоту ошибок системного бита на 50%.
Оптическая вычислительная архитектура: Поляризационная волокна в сочетании с кремниевым фотонным нейронным чипом может построить нейронную сеть оптического домена и достичь ультра-низкую мощность 0. 6W\/Гбит\/с.
Стандартизация и сотрудничество отраслевой цепочки
Китайская ассоциация стандартов связи (CCSA) формулирует такие стандарты, как «технические требования к волокну с поляризацией» для содействия стандартизации интерфейсов между поляризационными волокнами и кремниевыми фотонными модулями и модуляторами литиевых нитие с тонкопленочным литиеем. Например, массив выпуклых волокон Yilanwei 45- достигла слияния с низким содержанием потери с помощью поляризационного волокна (потеря <0. 1db), закладывая основу для крупномасштабного массового производства.
5. Проблемы и будущие тенденции
Стоимость и масштабирование узкого места
Производственный процесс волокна, поддерживающего поляризацию, является сложным, а стоимость в 3-5 раз больше, чем у обычного одномодового волокна. В будущем необходимо снизить затраты с помощью таких технологий, как фотонное кристаллическое волокно и автоматизация рисования.
Конкуренция с пусто-сердечным волокном
Нелинейный эффект пологого волокна чрезвычайно низок, а теоретическая пропускная способность более чем в 10 раз больше, чем у твердого ядра. Тем не менее, проблема PMD в поломке волокна не была полностью решена, и волокно-поляризацию по-прежнему будет доминировать на рынке 1,6 Т в краткосрочной перспективе.
Направление эволюции технологий
Модуляция сверхскоростной скорости: комбинирование 200GBAUD-скорости и 128QAM, одноволновая пропускная способность может превышать 1,6 Т, а оптоволокон поляризации необходимо дополнительно улучшить коэффициент вымирания поляризации (＞ 30 дБ).
Квантовая связь: стабильность поляризационного состояния волокна с поляризацией может использоваться для распределения квантовых ключей, и в будущем она может быть объединена с технологией квантовой реле для построения глобальной сети квантовой связи.
Благодаря вышеуказанному техническому пути волокно-поляризации обновляется от «опекуна по поляризации» до «сверхскоростного обеспечения коммуникации», обеспечивая надежную поддержку физического уровня для коммерческого развертывания 1,6T Ethernet.