Zināšanas

Šaurāks, nekā liecina lielākā daļa skaidrojumu. Polarizāciju-noturoša šķiedra (PM šķiedra vai PMF) nesasaldē neatkarīgi no polarizācijas stāvokļa, ko tajā ievadāt. Tas saglabā alineārā polarizācija, kas ir uzsākta, pielīdzināta vienai no divām savām asīm- lēnā ass vai ātrā ass. Pareizi noregulējiet palaišanu, un izvades stāvoklis saglabāsies stabils lieces, apstrādes un temperatūras apstākļos. Izdariet to nepareizi, un šķiedra satur divus komponentus, kas sitās viens pret otru, un izejas polarizācija mainās tāpat kā parastajā šķiedrā.

Tieši šis ierobežojums ir iemesls, kāpēc PM šķiedra ir kļuvusi par diskusiju objektu kop{0}}pakotās optikas (CPO) jomā. CPO konstrukcijās, kurās lāzers tiek novietots ārpus slēdža komplekta, šķiedrai starp lāzera moduli un silīcija fotonikas dzinēju ir jānodrošina gaisma zināmā, stabilā polarizācijas stāvoklī -, jo savienotāji un modulatori, kas gaida tālākajā galā, pareizi darbojas tikai vienam no tiem.

Kādu polarizāciju{0}}patiesībā saglabā šķiedras uzturēšana

Gaisma ir elektromagnētisks vilnis, un tās elektriskā lauka orientācija ir tās polarizācija. Standarta viena -moda šķiedrā divi ortogonālās polarizācijas režīmi pārvietojas ar gandrīz tādu pašu izplatīšanās konstanti. Problēma ir "gandrīz": kodola eliptiskums no vilkšanas procesa, atlikušais spriegums, liece, pagriešana, sānu spiediens un temperatūra rada nelielu, nekontrolētu dubultlaušanas apjomu. Starp diviem režīmiem nepārtraukti rodas strāvas noplūde, tāpēc izejas polarizācija mainās un ir atkarīga no tā, kā kabelis tajā dienā tiek novirzīts. Šis pats mehānisms citā laika skalā tiek parādīts tālsatiksmes{5}}saitēs kāpolarizācijas režīma dispersija.

PM šķiedra uzbrūk problēmai, padarot dubulto laušanu lielu un apzinātu, nevis mazu un nejaušu. Divas ortogonālas asis ir noteiktas pēc konstrukcijas, ar refrakcijas indeksa starpību, kas parasti ir diapazonā no dažām reizēm 10^-4telekomunikāciju{0}}viļņa garuma PM šķiedrai. Ass ar augstāku indeksu ir lēnā ass; otra ir ātrā ass. Tā kā abi režīmi tagad pārvietojas ar ievērojami atšķirīgu fāzes ātrumu, ārējiem traucējumiem vairs nav pietiekami daudz fāzu saskaņošanas, lai efektīvi pārsūtītu jaudu starp tiem. Savienojums tiek nomākts, nevis likvidēts.

No tā izriet divas sekas, un abām ir nozīme praksē:

• Šķiedra saglabā stāvokli tikai tad, ja tas bijalineāra un pielīdzināta īpašajai asij palaišanas laikā. Barošana ar apļveida vai patvaļīgu eliptisku gaismu un PM šķiedru nedod jums nekādu labumu.
• Tā kā abi režīmi uzkrāj fāzes atšķirību, relatīvā fāze atkārtojas raksturīgā attālumā, ko sauc parsitiena garums (L_B= λ/Δn), kas ir aptuveni daži milimetri pie 1550 nm tipiskai PANDA šķiedrai. Īss sitienu garums nozīmē spēcīgu abpusējo lūzumu un labāku pretestību režīma savienojumam.

Kā tiek iestrādāta divkāršā laušana

Ir vairāk nekā viens veids, kā izveidot divas asis, un PANDA ir viens dizains starp vairākiem, nevis kategorijas nosaukums:

• PANDA- divi apaļi ar boru-leģēti sprieguma stieņi abās serdes pusēs. Plaši izmanto, un dizains lielākā daļa cilvēku attēlu. Corning, kas izgudroja un patentēja PANDA struktūru, piedāvā to viļņu garumos no aptuveni 400 nm līdz 1550 nm.
• Tauriņa-kaklasaite- ķīļveida-sprieguma apgabali, kas parasti nodrošina lielāku dubultlaušanu uz procesa sarežģītības rēķina.
• Elipsveida sprieguma apšuvums- asimetrisks sprieguma slānis, kas ieskauj serdi.
• Elipsveida kodols- ģeometriskā, nevis spriedzes-izraisītā dubultlaušana.
• Fotoniskais kristāls / mikrostrukturēts- divkāršā laušana no asimetriskas gaisa-cauruma režģa.

Spriegumu-balstītas konstrukcijas darbojas, izmantojot diferenciālu termisko kontrakciju: leģētie apgabali saraujas vairāk nekā apkārtējais silīcija dioksīds, jo šķiedra pēc vilkšanas atdziest, un iegūtais anizotropais spriegums rada indeksa atšķirību fotoelastīgā efekta dēļ.

Standarta viena{0}}režīma šķiedra salīdzinājumā ar PM šķiedru

Praktiskā atšķirība parādās montāžas darbos, nevis datu lapā. PM šķiedras savienošana nozīmē abu šķiedru pagriešanu tā, lai to sprieguma apgabali sakristu pirms loka aizdegšanās, un saplūšanas savienotājs bez ass-atpazīšanas attēlveidošanas to nevar veikt uzticami. Papildus parastajiem līdzstrādniekiemsavienojuma zudumsPM darbs pievieno leņķiskās kļūdas terminu, kas maksā polarizācijas tīrību, nevis jaudu. Nedaudz fonupolarizācijas stāvokļa kontrole standarta vienmoda{0}}šķiedrāir noderīgs konteksts, kāpēc alternatīvās pieejas ir grūtāk saglabāt stabilas.

Kāpēc ārējie{0}}lāzera CPO modeļi izmanto PM šķiedras?

CPO pārvieto optisko dzinēju no priekšējās plāksnes uz pozīciju, kas atrodas tieši blakus slēdžam ASIC, kas ievērojami saīsina ātrgaitas{0}}elektrisko ceļu. Uzņēmums NVIDIA ir publicējis skaitļus par aptuveni 22 dB elektrisko zudumu tradicionālajam pievienojamajam ceļam ar ātrumu 200 Gb/s kanālā, salīdzinot ar aptuveni 4 dB, kad šķiedra tiek tieši savienota ar -iepakots dzinējs, ar attiecīgu porta jaudas samazināšanos.

Šī pārvietošana rada lāzera problēmu. Lāzeri ir vismazāk uzticamais elements optiskajā savienojumā un visjutīgākais pret temperatūru, un to ievietošana iepakojumā blakus ASIC slēdžam, kas izkliedē simtiem vatu, nav pievilcīgi. Alternatīva ir ievietot lāzeru priekšējā -paneļa modulī - stilīgākajā, visērtākajā šasijas daļā - un virzīt gaismu uz iekšu. OIF to standartizēja kā ārējo lāzera mazo šķiedru pievienojamu-faktoru (ELSFP) — priekšējā-paneļa pievienojamu formas faktoru, kas piegādā optisko strāvu vienam vai vairākiem optiskajiem dzinējiem, izmantojot aklo-mate vairāku{10}}šķiedru savienotāju moduļa aizmugurē.

Lūk, punkts, sākotnējais kadrējums kļūst nepareizs: ir tas, kas pārvietojas pa šo šķiedrunepārtraukta-viļņu gaisma, nevis modulēts signāls, un tā klātbūtne nenozīmē, ka sistēma izmanto koherentu modulāciju. NVIDIA silīcija fotonikas dzinēji izmanto mikro-gredzenu modulatorus, kas darbojas tieši-nosaka 200 Gb/s PAM4 uz viļņa garumu - pilnīgi atšķirīgs režīms nekākoherenta optika, kur lokālā -oscilatora fāzes un polarizācijas izsekošana ir raksturīga uztvērējam.

Patiesais iemesls ir fotoniskās integrālās shēmas pakārtotā polarizācijas jutība:

• Režģu savienotāji, kas ir iecienītas to kompaktās nospieduma un vafeļu -līmeņa pārbaudāmības dēļ, ir ļoti selektīvas polarizācijas-. Viena-polarizācijas režģa savienotājs ir paredzēts vienam ievades stāvoklim un noraida ortogonālo.
• Silīcija viļņvadiir stipri asimetrisks{0}}šķērsgriezums, tāpēc TE un TM režīmi redz dažādus efektīvos rādītājus un dažādus zudumus.
• Mikro-gredzens un Mach-Zehnder modulatoriir izstrādāti un novirzīti vienai polarizācijai. Jauda, ​​kas nonāk nepareizā stāvoklī, nemodulē pareizi; tas kļūst par zudumu un dažās ģeometrijās par šķērsrunu.

Tātad polarizācijas novirze lāzera padevē "nepadara informāciju bezjēdzīgu". Tas rada lēni mainīgu optiskās jaudas samazināšanos savienotājā, pazeminātu modulācijas efektivitāti, samazinātu optiskās modulācijas amplitūdu un rezerves zudumus, kas jāsaņem saišu budžetam -, kas, ja ir simtiem saišu vienā slēdžā, ir tieši tāds mainīguma veids, kuru sistēmu izstrādātāji atsakās pieņemt. PM šķiedra noņem mainīgo.

Kur PM šķiedra atrodas CPO sistēmā

Ne katra CPO slēdža šķiedra ir PM šķiedra. Parastais ārējais{1}}lāzera ceļš darbojas:

1. Ārējais lāzera modulis (ELSFP vai līdzvērtīgs) priekšējā panelī, kas rada CW gaismu
2. PM šķiedru instalācija vai PM lente, kas nes šo gaismu uz iekšu, un ass orientācija tiek saglabāta caur katru savienotāju
3. PM savienotājs vai PM sadaļa ašķiedru masīva vienība (FAU), izlīdzinot katru šķiedras serdi un tā asi ar atbilstošo viļņvadu fotoniskajā integrālajā shēmā
4. Silīcija fotonikas dzinējs, kurā tiek modulēta CW gaisma
5. Modulētā izvade paliek ieslēgtastandarta vienmoda{0}}šķiedra, caur FAU un iziet uz priekšējās plāksnes savienotājiem

Korninga publicētais CPO materiāls apraksta tieši šādu izkārtojumu: FAU komplekti, kas satur jauktas viena -režīma un polarizācijas-uzturošās šķiedras, ar pievienojamiem lāzera avota moduļiem priekšējā plāksnē, kas savienoti ar PIC ar PM šķiedrām. Uzņēmums arī atzīmē, kāpēc šiem mezgliem ir sarežģīti - augsts šķiedru skaits, jauktas SM/PM populācijas, mikro-optiskā integrācija un ļoti stingras izlīdzināšanas pielaides vienā komponentā. Ikviens, kas norādasilīcija fotonikas šķiedras kabeļinodarbojas ar diviem dažādiem šķiedru veidiem ar diviem dažādiem darbiem vienā instalācijā.

Ir vērts labot vienu bieži atkārtotu apgalvojumu. Corning CPO FlexConnect šķiedru, kas tika laists klajā OFC 2025, Corning raksturo kā viena-režīmu un lieces-izturīgu, kas ir optimizēts īsai darbībai- Tas nav aprakstīts kā PM šķiedra, un tas nav aprakstīts kā produkts, kas īpaši izstrādāts vienam klientam. Corningam ir CPO ekosistēmas saistība ar NVIDIA, un Corning piegādā PANDA PM fiber -, taču tie ir trīs atsevišķi fakti, un to apvienošana vienā rada apgalvojumu, ko neviens no tiem neatbalsta.

Vai PM šķiedra ir nepieciešama katrā CPO arhitektūrā?

Nē. OIF kop{1}}iepakošanas darbā ir nošķirti optiskie dzinēji ar integrētiem lāzeriem un dizaini, kas balstās uz ārēju gaismas avotu. Vietās, kur lāzers ir piestiprināts vai apgriezts{3}}uz fotoniskās formas, nav ārējas lāzera padeves un līdz ar to nav PM instalācijas -, polarizāciju nosaka ieslēgtā-čipu ģeometrija. PM šķiedra kļūst nepieciešama īpaši tad, ja gaismai ir jānobrauc zināms attālums caur savienotājiem, pirms tiek sasniegts polarizācijas-jutīgais savienotājs.

Abas pieejas tiek izstrādātas visā nozarē. Apstrādājot PM šķiedru kā absolūtu CPO prasību, tas ir pārspīlēts; uzskatot to par prasībuārējais{0}}lāzersCPO ir precīzs.

Specifikācijas, kas nosaka, vai PM šķiedra ir piemērota CPO

"PM šķiedra" nav viens produkts. Gan žiroskopa-šķiras šķiedras, gan CPO{2}}pakāpes šķiedras var izmantot PANDA struktūru un joprojām būt nepiemēroti viena otras aizstājēji. Parametri, kas tos atdala:

• Darbības viļņa garums- PM šķiedra ir optimizēta katrai joslai (850, 980, 1310, 1550 nm un citas); Izmantojot to tālu no tā paredzētā viļņa garuma, tiek pasliktināta gan vājināšanās, gan polarizācijas veiktspēja.
• Polarizācijas ekstinkcijas koeficients (PER)- jaudas attiecība paredzētajā asī pret jaudu ortogonālajā asī dB. Šis ir montāžas-līmeņa numurs: šķiedra, savienojumi, savienotāji un stiprinājumi.
• h-parametrs- polarizācijas šķērsruna uz garuma vienību, šķiedras vērtīguma rādītājs neatkarīgi no montāžas kvalitātes.
• Sitiena garums- īsāks ir labāks, lai izturētu traucējumus.
• Asu izlīdzināšanas pielaide- dominējošā kļūda praksē. Jauda, ​​kas savienota ar nepareizo asi, mērogojas kā grēks²θ, tāpēc PER no novirzes vien ir aptuveni –20 log₁₀(iedegums θ): apmēram 35 dB pie 1 grāda, aptuveni 26 dB pie 3 grādiem, aptuveni 21 dB pie 5 grādiem. Šīs attiecības ir iemesls, kāpēc savienotāja atslēgas orientācija un savienotāja ass atpazīšana nav obligāta.
• Apšuvuma un pārklājuma diametrs- iekšpusē-kastes CPO siksnas bieži izmanto samazinātu-pārklājuma šķiedru, lai sasniegtu vajadzīgo blīvumu.
• Minimālais lieces rādiuss- maršrutēšana slēdža šasijas iekšpusē ir saspringta, un lieces-izraisītais stress ietekmē PER, kā arī zaudējumus.
• Temperatūras stabilitāte- uz stresu- balstīta divkāršā laušana ir atkarīga no temperatūras-, un slēdža pakotne ir karsta, termiski cikliska vide.
• Masīva soli un FAU savienojuma pielaide- šķiedru bloku komplektiem, nevis diskrētām šķiedrām.

Praktisks ieskats ikvienam, kas salīdzina citātus dažādās valstīsoptisko šķiedru portfelis: jautājiet, kuri no tiem ir norādīti un ar kādu ticamību, un vai skaitlis attiecas uz tukšu šķiedru, bizi, lenti vai pilnībā savienotu komplektu. Šīm četrām lietām ir ļoti atšķirīgas cenas un ļoti atšķirīga veiktspēja.

PM šķiedra pirms CPO

Stāstījums, kurā PM šķiedra bija tikai militārs{0}}materiāls, līdz AI atklāja, ka tas ir pārāk sakārtots. Optisko šķiedru žiroskopi ir sen -noturīgs un nozīmīgs lietojums, - tie ir atkarīgi no polarizācijas stabilitātes, lai atrisinātu rotāciju, izmantojot Sagnac efektu -, taču ražotāju katalogos ir uzskaitītas telekomunikāciju, lāzeru un sensoru lietojumprogrammas gadu desmitiem. PM šķiedra ir izmantota šķiedru lāzeros un pastiprinātāju tīklos, polarizācijas-jutīgos modulatoros, koherentos raiduztvērēju komponentos, piemēram, noskaņojamos lāzeros un integrētos koherentos uztvērējos, optiskās šķiedras strāvas un hidrofona sensoros, kā arī kvantu un laboratorijas optikā.

Tas, ko mainīja CPO, ir apjoms un produkta forma, nevis fizika. Pieprasījums ir mainījies no īsiem diskrētiem bizēm uz lielu-skaitījumu, precīzi orientētām siksnām un masīviem, kas ražoti datu-centru mērogā, kas ir ražošanas izaicinājums, nevis materiālu atklāšana.

Kas ir apstiprināts un kas nav

Apstiprināts no primārajiem avotiem:

• OIF ir publicējis ELSFP ieviešanas līgumu, kurā definēts priekšējā -paneļa pievienojamā ārējā lāzera avota formas faktors kop-iepakotajām optiskajām sistēmām, kā arī 3,2 Tb/s kop-iepakots modulis IA un kop-iepakojuma pamatdokuments.
• NVIDIA ir paziņojusi par Quantum{0}}X InfiniBand Photonics un Spectrum-X Ethernet Photonics CPO slēdžiem, kuru komerciālā pieejamība ir paredzēta 2026. gadam, atsaucoties uz aptuveni 3,5 reizes energoefektivitātes un 10 reizes elastības uzlabojumiem.
• Kornings ir publiski aprakstījis CPO FAU komplektus, kas satur jauktu SM un PM šķiedru, un priekšējās plāksnes lāzera moduļi ir savienoti ar PIC, izmantojot PM šķiedru.

Nav pārbaudāms no publiskiem primārajiem avotiem, un tāpēc šeit netiek apgalvots:bieži izplatītie skaitļi par pasaules PM šķiedru patēriņa daļu, ko izmanto aizsardzības žiroskopiem, par -metra cenu žiroskopam- pret CPO- kategorijas PM šķiedru un apgalvojumiem, ka konkrēti PM FAU piegādātāji ir pārdevuši jaudu nākamajam gadam. Tie parādās piegādes-ķēdes komentāros bez nosauktiem pārskatiem, datumiem, reģioniem vai noteikta pamata - bez šķiedras garuma, ieņēmumiem vai saliktām sastāvdaļām. CPO-pakāpes PM komplekts sniedz lielu uzcenojumu salīdzinājumā ar parasto vienmoda{8}}šķiedru, taču augstākā vērtība atspoguļo uz asi-orientētu montāžu, savienojumu un ražīgumu, nevis tikai stiklu, un viens skaitlis uz{10}}metru nav jēgpilns veids, kā to izteikt.

Ja jums ir nepieciešami šie skaitļi biznesa gadījumam, iegūstiet tos no nosaukta tirgus ziņojuma vai piegādātāja piedāvājuma ar pievienotu specifikāciju, daudzumu un produkta veidlapu. Viss pārējais ir baumas ar komatu.

Kopsavilkums

• PM šķiedra saglabā lineāro polarizāciju, kas ir saskaņota ar vienu īpašassi; tas nestabilizē patvaļīgus stāvokļus.
• Tas darbojas, padarot abpusējo laušanu lielu un kontrolētu, nomācot, nevis novēršot savienojumu starp diviem polarizācijas režīmiem.
• PANDA ir visizplatītākais dizains, nevis vienīgais.
• Ārējā-lāzera CPO izmanto PM šķiedru, jo silīcija fotoniskā režģa savienotāji un modulatori ir polarizācijas-jutīgi, nevis tāpēc, ka sistēmas ir saskaņotas - pašreizējie NVIDIA dzinēji izmanto tiešu-atklāšanu PAM4.
• PM šķiedra pārnēsā CW gaismu; modulētie dati tiek atstāti standarta vienmoda{0}}šķiedrā. Abi dzīvo vienā FAU siksnā.
• PER, sitiena garums, asu izlīdzināšanas pielaide, viļņa garums un temperatūras stabilitāte nosaka, vai konkrētā PM šķiedra ir piemērota CPO. Struktūra vien to nedara.
• PM šķiedras apgrozībā esošajām cenām un tirgus{0}}daļas skaitļiem trūkst izsekojamu avotu, un tos nevajadzētu izmantot uzņēmējdarbībā bez tāda.