Šis ir četru dimensiju analīze: tehniskie principi, sistēmas arhitektūra, lietojumprogrammu scenāriji un progresīvs progress:
1. Tehniskie principi: Polarizācijas multipleksēšanas un anti-interferences spēju stūrakmens
Birefringence efekts un polarizācijas uzturēšanas mehānisms
Polarizācijas uzturošā šķiedra rada spēcīgu divkāršošanas efektu, izmantojot ģeometriskās struktūras dizainu (piemēram, pandas tipu un tauriņu taišu), tā ka divu ortogonālo polarizācijas stāvokļu izplatīšanās konstantes ievērojami atšķiras (sitiena garums var būt tikpat īss kā vairāki milimetri). Šis dizains var bloķēt optiskā signāla polarizācijas stāvokli noteiktā ass un nomākt polarizācijas režīma savienojumu, ko izraisa traucējumi, piemēram, ārējs spriegums un temperatūras izmaiņas. Piemēram, Changfei mazā režīma lauka polarizācijas uzturošā šķiedra (režīma lauka diametrs 4μm) sasniedz vienas saites savienojuma zudumu, kas ir mazāks vai vienāds ar {0. 22.DB, optimizējot viļņvada struktūru, atbilstot silikona fotonisko čipsi un litija niobātu savienošanas prasībām.
Polarizācijas multipleksēšanas tehnoloģijas fiziskais pamats
1,6T sistēmās polarizācijas multipleksēšana (PDM) ir serdes līdzeklis spektrālās efektivitātes dubultošanai. Polarizācijas uzturošā šķiedra izmanto stabilu divkāršu asi, lai pārliecinātos, ka divu ortogonālās polarizācijas stāvokļu (x/y ass) signāli transmisijas laikā netraucē viens otram. Piemēram, Huawei koherentā optiskās sakaru sistēma izmanto EPDM-QPSK modulāciju, lai attiecīgi modulētu divus neatkarīgus 100G signālus X/Y polarizācijas stāvokļiem. Pēc transmisijas caur polarizācijas uzturēšanas šķiedrvielu saņemšanas galu izmanto polarizācijas staru sadalītāju, lai atjaunotu sākotnējo signālu.
Polarizācijas režīma izkliedes (PMD) nomākums
Parastās optiskās šķiedras PMD izraisīs nejaušas izmaiņas polarizācijas stāvoklī, ierobežojot pārraides ātrumu. Polarizācijas uzturošā šķiedra samazina PMD koeficientu līdz zemāk par {0. 0 1ps/√km (parastā viena režīma šķiedra ir aptuveni 0,1ps/√km) caur spēcīgu divkāršu efektu, ar kuru atbalsta Ultra-Long attālumu (piemēram, vairāk nekā 1000 km bez elektriskas relejas), kas nepieciešama 1.6. Piemēram, China Mobile 800G dobu kodolu šķiedru testa tīklā Šenženas-Dongguanā PMD tolerance tika palielināta par 3 reizes, sadarbojoties ar polarizācijas uzturošo šķiedru un DSP tehnoloģiju.
2. Sistēmas arhitektūra: pilna procesa adaptācija no ierīces uz saiti
Optiskā moduļa un polarizācijas veidojošās šķiedras kooperatīvs dizains
Silīcija fotonikas integrācijas tehnoloģija: Yilanwei uz silīcija bāzes hibrīda integrētais optiskais motors pieņem neviendabīgu silīcija nitrīda un plānas filmas litija niobāta integrāciju un sasniedz zemu zaudējumu savienojumu (ievietošanas zudums, kas ir mazāks vai vienāds ar 0}. 3DB).
Zema enerģijas DSP mikroshēma: Accelink 1,6T OSFP224 DR8 modulis ir aprīkots ar 3NM DSP mikroshēmu. Pēc tam, kad DSP apstrādā ar polarizācijas uzturošo šķiedru pārraidīto signālu, bitu kļūdu līmeni var kontrolēt zem 1e -15, atbilstot stingrām AI apmācības kopu prasībām.
Optisko šķiedru saišu pretestences optimizācija
Liekuma veiktspēja: Changfei R5mm Bendizturīgā polarizācijas uzturošā šķiedra ir makro-liešanas papildu zaudējumi<0.1dB under 10 turns of 5mm bending radius, which is suitable for high-density wiring in data centers.
Temperatūras stabilitāte: Polarizācijas uzturošās šķiedras termiskās izplešanās koeficients atbilst pārklājuma materiālam, un polarizācijas izmiršanas koeficienta svārstība ir mazāka par 1dB diapazonā no -40 pakāpes ~ +85 grādu, nodrošinot starpkontinentālo zemūdens šūnu stabilitāti.
Papildu pielietojums ar dobu kodolu šķiedru
Pakāpeniski, kad dobās kodolu šķiedra vēl nav pilnībā nobriedusi, polarizācijas uzturošā šķiedra joprojām ir galvenā izvēle 1,6 t sistēmām. Piemēram, China Mobile G.654.e īpaši zemu zaudējumu šķiedru apvienojumā ar polarizācijas uzturošajiem džemperiem ir sasniegusi viena šķiedras 80T jaudu starp astoņiem rumbas mezgliem, nodrošinot uzticamu fiziskā slāņa atbalstu 1,6T sistēmai.
3. Lietojumprogrammu scenāriji: pilna pārklājums no datu centriem līdz mugurkaula tīkliem
Iekšējā savienošana datu centros
Īsa attāluma scenāriji: Polarizācijas uzturošā šķiedra apvienojumā ar VCSEL optiskajiem moduļiem var pagarināt 400G pārraides attālumu no 30 m līdz 1km, atbilstot augstas blīvuma savstarpējās savienojuma prasībām starp datoru ēkām inteliģentos skaitļošanas centros.
Šķidruma dzesēšana: Polarizācijas uzturošās šķiedras izturība pret temperatūru atbalsta pilnībā iegremdētu šķidruma dzesēšanas šķīdumu. Ar energoefektivitāti, kas ir mazāka vai vienāda ar 1,05, viens skapis var atbalstīt 200 kW siltuma izkliedes slodzi.
Metro un mugurkaula tīkla pārraide
Tālsatiksmes neelektriskais relejs: Polarizācijas uzturošās šķiedras zemie PMD raksturlielumi apvienojumā ar DSP fāzes kompensācijas algoritmu var sasniegt viena viļņa 1,6T signāla pārnesumkārbu virs 1000 km uz G.654.e šķiedru, bez nepieciešamības pēc elektriskā releja stacijas.
Ultra mēroga spektra paplašināšanās: polarizācijas uzturošā šķiedra atbalsta paplašināšanos uz E/S joslu (1360 ~ 1530nm). Apvienojumā ar dobu kodolu šķiedras 24.zzzm. teorētisko joslas platumu 1,6 t 24 viļņu pārraidi vienā šķiedrā var panākt īpaši lielā mēroga pārraidē 1,6 t 24 viļņus vienā šķiedrā.
Īpašie sakari un militārie lauki
Polarizācijas uzturošās šķiedras anti-elektromagnētisko traucējumu raksturojums padara to neaizvietojamu militāros sakaros, piemēram, radars un hidrologs. Piemēram, 155 0 nm koherentais vēja lāzera radars izmanto polarizācijas uzturošu šķiedru saiti, kas sarežģītā elektromagnētiskajā vidē var sasniegt vēja ātruma mērīšanas precizitāti 0,1 m/s.
4. robežas progress: materiālo inovācija un sistēmas līmeņa optimizācija
Jaunu polarizācijas uzturošo šķiedru izpēte un attīstība
Fotonisko kristālu polarizācijas uzturošās šķiedras: Izmantojot gaisa caurumu masīvus, divkāršošanos var palielināt līdz 10^-3 secībai, atbalstot augstākas kārtas modulācijas formātus (piemēram, 128QAM).
Fluorīda polarizācijas uzturošās šķiedras: sasniedz īpaši zemus zaudējumus (<0.01dB/km) in the infrared band (2~5μm), providing a new path for astronomical observation and quantum communication.
Integrācija ar AI tehnoloģiju
Saprātīga PMD kompensācija: Credo 1,6T DSP mikroshēma integrē AI algoritmu, kas var uzraudzīt polarizācijas uzlabošanas šķiedru polarizācijas stāvokļa izmaiņas reālā laikā, dinamiski pielāgot kompensācijas parametrus un samazināt sistēmas bitu kļūdu līmeni par 50%.
Optiskā skaitļošanas arhitektūra: polarizācijas uzturošā šķiedra apvienojumā ar silīcija fotonisko neironu mikroshēmu var izveidot optiskā domēna neironu tīklu un sasniegt īpaši zemas jaudas argumentāciju 0. 6W/Gbps.
Standartizācija un nozares ķēdes sadarbība
Ķīnas komunikāciju standartu asociācija (CCSA) formulē tādus standartus kā "Polarizācijas uzturēšanas tehniskās prasības", lai veicinātu saskarņu standartizāciju starp polarizācijas veidojošajām šķiedrām un silīcija fotoniskiem moduļiem un plānas filmas litija niobātu modulatoriem. Piemēram, Yilanwei 45- grāda izliekto šķiedru masīvs ir sasniedzis zemu zudumu saplūšanu ar polarizācijas uzturēšanas šķiedru (zaudējumi <0. 1DB), liekot pamatus liela mēroga masas ražošanai.
5. izaicinājumi un nākotnes tendences
Izmaksas un mēroga sašaurinājums
Polarizācijas uzturošās šķiedras ražošanas process ir sarežģīts, un izmaksas ir 3 līdz 5 reizes lielākas par parastajām viena režīma šķiedras. Nākotnē ir jāsamazina izmaksas, izmantojot tādas tehnoloģijas kā fotoniskā kristāla šķiedra un pirmsformas zīmēšanas automatizācija.
Konkurence ar dobu kodolu šķiedru
Dobu kodolu šķiedras nelineārā iedarbība ir ārkārtīgi zema, un teorētiskā pārraides spēja ir vairāk nekā 10 reizes lielāka par cietās kodola šķiedru. Tomēr dobu kodolu šķiedru PMD problēma nav pilnībā atrisināta, un polarizācijas uzturošā šķiedra joprojām dominēs 1,6 t tirgū īstermiņā.
Tehnoloģiju evolūcijas virziens
Īpaši augstā ātruma modulācija: 200gbaud baudu līmeņa un 128QAM apvienošana, viena viļņa ietilpība var pārsniegt 1,6T, un polarizācijas uzturējošajai šķiedrai ir jāuzlabo polarizācijas izmiršanas koeficients (＞ 30dB).
Kvantu komunikācija: Polarizācijas uzturošās šķiedras polarizācijas stāvokļa stabilitāti var izmantot kvantu atslēgu sadalījumam, un nākotnē to var apvienot ar kvantu releju tehnoloģiju, lai izveidotu globālu kvantu sakaru tīklu.
Izmantojot iepriekš minēto tehnisko ceļu, polarizācijas uzturošā šķiedra tiek modernizēta no "polarizācijas valsts aizbildņa" uz "īpaši augsta ātruma komunikācijas veicinātāju", nodrošinot stabilu fiziskā slāņa atbalstu 1,6 t Ethernet komerciālai izvietošanai.
