Sledi analiza iz štirih dimenzij: tehnična načela, sistemska arhitektura, scenariji uporabe in vrhunski napredek:
1. Tehnična načela: temelj multipleksiranja polarizacije in proti interferenčnih zmožnostih
Učinek birefringe in mehanizem vzdrževanja polarizacije
Polarizacijsko vlakno vlakna uvaja močan učinek birefrentnosti z zasnovo geometrijske strukture (kot sta tip pande in tip kravate), tako da se širjenje konstant dveh ortogonalnih polarizacijskih stanj bistveno razlikujejo (dolžina utripa je lahko kratka kot več milimetrov). Ta zasnova lahko zaklene stanje polarizacije optičnega signala v določeni osi in zavira povezovanje načina polarizacije, ki jo povzročajo motnje, kot so zunanji stres in spremembe temperature. Na primer, Changfei-jeva majhna poljska polarizacijska vlakna (način polja 4 μm) doseže izgubo z enim vezjem manj kot ali enaka 0.
Fizična osnova tehnologije multipleksiranja polarizacije
V 1,6T sistemih je polarizacijsko multipleksiranje (PDM) temeljno sredstvo za podvojitev spektralne učinkovitosti. Polarizacijsko vlakno vlakno uporablja stabilno osi birefrinmence, da zagotovi, da signala obeh ortogonalnih polarizacijskih stanj (osi x/y) med prenosom ne motijo drug drugega. Na primer, Huaweijev koherentni optični komunikacijski sistem uporablja modulacijo EPDM-QPSK za modulacijo dveh neodvisnih 100G signalov v stanja polarizacije X/Y. Po prenosu skozi vlakna za vzdrževanje polarizacije sprejemni konec za obnovo prvotnega signala uporablja cepilnik polarizacijskega žarka.
Zatiranje polarizacijskega načina (PMD)
PMD navadnih optičnih vlaken bo povzročil naključne spremembe v stanju polarizacije, kar omejuje hitrost prenosa. Polarizacijska vlakna zmanjšuje koeficient PMD na spodaj 0. 0 1PS/√km (običajna enotna vlakna je približno 0,1PS/√km) z močnim učinkom birefringe, s čimer je podprl ultra-dolge razdalje (na primer 1000km brez 1000km brez elektronimarja). Na primer, v testnem omrežju vlaken iz votlega jedra v 800 g v Shenzhen-Dongguanu se je toleranca PMD povečala za 3-krat s sodelovanjem polarizacijske vlaken in tehnologije DSP.
2. sistemska arhitektura: prilagoditev celotnega procesa od naprave do povezave
Kooperativna zasnova optičnega modula in vlaken za vzdrževanje polarizacije
Tehnologija integracije silicijeve fotonike: Hibridni optični motor na osnovi silicijevega silicijevega silicija sprejme heterogeno integracijo silicijevega nitrida in tanko-filma litijevega niobata in doseže nizko izgubo (vstavljanje izgube manj kot ali enaka {3}}. 3DB) s polarizacijo.
DSP čip z nizko močjo: Accelinkov modul 1,6T OSFP224 DR8 je opremljen s 3NM DSP čipom. Potem ko signal, ki se prenaša prek vlakna, ki se lahko polarizacijo obdela z DSP, lahko hitrost napake bit nadzira pod 1e -15, pri čemer izpolnjuje stroge zahteve ai usposabljalnih grozdov.
Optimizacija povezav z optičnimi vlakni
Učinkovitost upogiba: Changfeijeva R5 mm uporniška polarizacijska vlakna ima makro upogibanje dodatno izgubo<0.1dB under 10 turns of 5mm bending radius, which is suitable for high-density wiring in data centers.
Temperaturna stabilnost: koeficient toplotne ekspanzije vlaken polarizacije se ujema z materialom za prevleko, nihanje polarizacijskega iztrebljanja pa je manjše od 1 dB v območju -40 stopinj ~ +85, kar zagotavlja stabilnost medcelinskih podmorskih podmočnic.
Komplementarne aplikacije z votlimi jedrnimi vlakninami
V fazi, ko vlakna v jednem jedlu še niso popolnoma zrela, so vlakna za polarizacijo še vedno glavna izbira za 1,6T sisteme. Na primer, China Mobile's G.654.e vlakna iz ultra nizke izgube v kombinaciji s skakalci, ki vzdrževajo polarizacijo, so dosegla zmogljivost 80T med osmimi vozlišči, kar zagotavlja zanesljivo fizično podporo za 1,6T sistem.
3. Scenariji aplikacij: Popolna pokritost iz podatkovnih centrov do hrbteničnih omrežij
Notranja medsebojna povezava v podatkovnih centrih
Scenariji na kratkih razdaljah: vlakna za vzdrževanje polarizacije v kombinaciji z optičnimi moduli VCSEL lahko razširijo razdaljo 400g prenosa od 30m na 1 km, pri čemer izpolnjujejo zahteve medsebojne povezave visoke gostote med računalniškimi zgradbami v inteligentnih računalniških centrih.
Tekoče hlajenje: temperaturna odpornost vlaken, ki se lahko vzdržujejo polarizacijo, podpira popolnoma potopljeno tekočo hladilno raztopino. Pri energetski učinkovitosti PUE, ki je manj kot 1,05, lahko ena omara podpira 200 kW obremenitve s toploto.
Metro in prenos omrežja za podzemno železnico
Neelektrični rele na dolge razdalje: Nizke PMD značilnosti vlaken, ki vzdrževajo polarizacijo v kombinaciji z algoritmom faznega kompenzacije DSP, lahko dosežejo eno valovni 1,6T prenos signala nad 1000km na G.654.E brez potrebe po električni relejski postaji.
Ultra širši spekter širitev: polarizacijska vlakna podpira širitev na E/S pas (1360 ~ 1530Nm). V kombinaciji s 24THZ teoretično pasovno širino votlih vlaken lahko v prihodnosti dosežemo ultra velik prenos 1,6T × 24 valov v enem samem vlaknu.
Posebna komunikacija in vojaška polja
Značilnosti anti-elektromagnetnih motenj vlaken, ki vzdrževajo polarizacijo, so nenadomestljive pri vojaških komunikacijah, kot sta radar in sonar. Na primer, 155 0 nm koherentni vetrni laserski radar uporablja povezavo vlaken, ki se lahko vzdržujejo polarizacijo, ki lahko v zapletenem elektromagnetnem okolju doseže natančnost merjenja hitrosti vetra 0,1m/s.
4. mejni napredek: materialna inovacija in optimizacija na ravni sistema
Raziskave in razvoj novih polarizacijskih vlaken
Fotonska kristalna polarizacijska vlakna: z zasnovo nizov zračnih lukenj lahko birefringe povečate na vrstni red 10^-3, ki podpirajo modulacijske formate višjega reda (na primer 128QAM).
Vlakna, ki vzdržujejo polarizacijo fluorida: dosegajte ultra nizko izgubo (<0.01dB/km) in the infrared band (2~5μm), providing a new path for astronomical observation and quantum communication.
Integracija s tehnologijo AI
Inteligentna kompenzacija PMD: Credo 1,6T čip DSP združuje algoritem AI, ki lahko spremlja spremembe polarizacijskega stanja vlaken, ki vzdrževajo polarizacijo v realnem času, dinamično prilagodijo parametre kompenzacije in zmanjšajo stopnjo napake sistema za 50%.
Optična računalniška arhitektura: vlakna za vzdrževanje polarizacije v kombinaciji s silikonskim fotonskim nevronskim čipom lahko zgradi optično domensko nevronsko omrežje in doseže ultra nizko moči 0. 6W/Gbps.
Standardizacija in sodelovanje v industrijski verigi
Kitajska združenja za komunikacijske standarde (CCSA) je formulirajo standarde, kot so "tehnične zahteve za vlakna polarizacije" za spodbujanje standardizacije vmesnikov med polarizacijskimi vlakninami in silikonskimi fotonskimi moduli in modulatorjem tankega filma litijevega niobata. Na primer, Yilanweijeva 45- stopinjske konveksne vlaknene matrike je dosegla fuzijo z nizko izgubo z vlakninami za vzdrževanje polarizacije (izguba <{6}}. 1db), ki je postavil temelje za obsežno masno proizvodnjo.
5. izzivi in prihodnji trendi
Stroški in ozko grlo
Proces proizvodnje vlaken za vzdrževanje polarizacije je kompleksen, stroški pa so 3 do 5-krat večji od običajnih vlaknin z enim načinam. V prihodnosti je treba zmanjšati stroške s pomočjo tehnologij, kot so fotonska kristalna vlakna in avtomatizacija risanja prednapise.
Konkurenca z votlimi jedrnimi vlakninami
Nelinearni učinek votlih jednih vlaken je izjemno nizek, teoretična prenosna zmogljivost pa je več kot 10-krat večja od trdnih vlaken. Vendar problem PMD v votlih vlakninah ni bil popolnoma rešen, vlakna, ki se lahko vzdržujejo polarizacije, pa bodo še vedno v kratkem času prevladovala na trgu 1,6T.
Smer tehnološke evolucije
Modulacija ultra-visoke hitrosti: združitev hitrosti baud 200 GBAUD in 128QAM lahko enotna zmogljivost preseže 1,6T, vlakna, ki se lahko polarizacijo, pa morajo še naprej izboljšati polarizacijsko razmerje (＞ 30 dB).
Kvantna komunikacija: stabilnost polarizacijskega stanja vlaken, ki se lahko vzdržujejo polarizacijo, lahko uporabimo za porazdelitev kvantnih ključev, v prihodnosti pa jo bo mogoče kombinirati s kvantno relejsko tehnologijo za izgradnjo globalnega kvantnega komunikacijskega omrežja.
Skozi zgornjo tehnično pot se polarizacijska vlakna nadgrajuje s "polarizacijskega državnega skrbnika" na "ultra visok omogočevalec komunikacije", kar zagotavlja trdno fizično podporo za komercialno uvajanje 1,6T Etherneta.