Seuraava on analyysi neljästä ulottuvuudesta: tekniset periaatteet, järjestelmäarkkitehtuuri, sovellusskenaariot ja huippuluokan eteneminen:
1. Tekniset periaatteet: Polarisaation multipleksoinnin ja häiriöiden vastaisten ominaisuuksien kulmakivi
Kahtaistaistumisvaikutus ja polarisaation ylläpitomekanismi
Polarisaation ylläpitävä kuitu tuo voimakkaan kahtaistumisvaikutuksen geometrisen rakenteen suunnittelun (kuten Panda-tyypin ja rusettityypin) avulla, joten kahden ortogonaalisen polarisaatiotilan etenemisvakiot eroavat merkittävästi (lyönnin pituus voivat olla yhtä lyhyitä kuin useita millimetriä). Tämä malli voi lukita optisen signaalin polarisaatiotilan tietyllä akselilla ja tukahduttaa häiriöiden aiheuttamat polarisaatiotilan kytkentä, kuten ulkoinen jännitys ja lämpötilan muutokset. Esimerkiksi Changfein pienen moodin kentän polarisaation ylläpitävä kuitu (moodin kentän halkaisija 4μm) saavuttaa yhden linkin silmukointihäviön, joka on pienempi tai yhtä suuri kuin 0. 22dB optimoimalla aaltojohtorakennetta, joka täyttää silikonin fotonisten sirujen ja litiumin niobaattimodulaattorien vaatimukset.
Polarisaation multipleksointitekniikan fyysinen perusta
1,6T -järjestelmissä polarisaation multipleksointi (PDM) on ydinväline spektritehokkuuden kaksinkertaistamiseksi. Polarisaation ylläpitävä kuitu käyttää stabiilia kahtaistumisakselia varmistaakseen, että kahden ortogonaalisen polarisaatiotilan signaalit (x/y-akseli) eivät häiritse toisiaan lähetyksen aikana. Esimerkiksi Huawein koherentti optinen viestintäjärjestelmä käyttää EPDM-QPSK-modulaatiota kahden riippumattoman 100G-signaalin moduloimiseksi vastaavasti X/Y-polarisaatiotilaan. Polarisaation ylläpitävän kuidun kautta siirron jälkeen vastaanottava pää käyttää polarisaatiosäteen jakajaa alkuperäisen signaalin palauttamiseen.
Polarisaatiotilan dispersio (PMD)
Tavallisen optisen kuidun PMD aiheuttaa satunnaisia muutoksia polarisaatiotilassa rajoittaen lähetysnopeutta. Polarisaation ylläpitävä kuitu vähentää PMD-kertoimen alapuolelle 0. 0 1ps/√KM (tavanomainen yksimoodinen kuitu on noin 0,1PS/√KM) vahvan kahtaistumisen vaikutuksen kautta, mikä tukee siten Ultra-pitkän etäisyyden vaadittavaa etäisyyttä. Esimerkiksi China Mobilen 800 g: n ontto-ytimen kuitukoeverkko Shenzhen-Dongguanissa PMD-toleranssia kasvatti 3 kertaa yhteistyössä polarisaatiota ylläpitävää kuitu- ja DSP-tekniikkaa.
Klo järjestelmäarkkitehtuuri: Koko prosessin mukauttaminen laitteesta linkkiin
Optisen moduulin ja polarisaation ylläpitävän kuidun osuuskunnallinen suunnittelu
Piilotoniikan integrointekniikka: Yilanwein piilohjainen hybridi-integroitu optinen moottori hyväksyy pii-nitridin ja ohutkalvojen litium-niobaatin heterogeenisen integroinnin ja saavuttaa alhaisen tappion kytkentä (insertion menetys pienempi tai yhtä suuri kuin 0.
Matalan virran DSP-siru: Accelinkin 1,6T OSFP224 DR8 -moduuli on varustettu 3NM DSP-sirulla. Kun polarisaation ylläpitävä kuitujen kautta lähetetty signaali käsitellään DSP: llä, bittivirheastetta voidaan hallita alle 1e -15, täyttäen AI-koulutusklusterien tiukat vaatimukset.
Optisten kuitulinkkien interferenssin vastainen optimointi
Taivutussuorituskyky: Changfein R5 mm: n taivutusresistentti polarisaation ylläpitävä kuitu on makro-<0.1dB under 10 turns of 5mm bending radius, which is suitable for high-density wiring in data centers.
Lämpötilan stabiilisuus: polarisaation ylläpitävän kuidun lämpölaajennuskerroin vastaa päällystysmateriaalia, ja polarisaation sukupuuttoon liittyvä suhde on vähemmän kuin 1dB -40 asteen ~ +85 asteen alueella, varmistaen intercontinal Submarine-kaapelien vakauden.
Täydentävät sovellukset ontto-ytimellä
Polarisaation ylläpitävä kuitu on vielä täysin kypsä, kun ontto ytistä kuitu on vielä täysin kypsä valinta 1,6T järjestelmille. Esimerkiksi China Mobilin G.654.e erittäin vähäistä tappiokuitua yhdistettynä polarisaatiota ylläpitäviin hyppääjiin on saavuttanut yhden kuidun 80T-kapasiteetin kahdeksan napa-solmun välillä tarjoamalla luotettavan fyysisen kerroksen tuen 1,6T-järjestelmään.
3. Sovellusskenaariot: Täysi kattavuus tietokeskuksista selkärankaverkkoihin
Tietokeskusten sisäinen yhteenliittäminen
Lyhyen matkan skenaariot: Polarisaation ylläpitävä kuitu yhdistettynä VCSEL-optisiin moduuleihin voi pidentää 400 g
Nestemäinen jäähdytys: Polarisaation ylläpitävän kuidun lämpötilankestävyys tukee täysin upotettua nestemäistä jäähdytysliuosta. PUE: n energiatehokkuudessa, joka on vähemmän tai yhtä suuri kuin 1,05, yksi kaappi voi tukea 200 kW: n lämmön häviökuormaa.
Metro- ja selkärangan verkon lähetys
Pitkän matkan ei-sähköinen rele: Polarisaation ylläpitävän kuidun alhaiset PMD-ominaisuudet yhdistettynä DSP: n vaihekompensaatioalgoritmiin voi saavuttaa yhden aallon 1,6T signaalin siirron yli 1000 km G.654.E -kuidulla ilman sähköjohdon tarvetta.
Erittäin leveä spektrin laajennus: polarisaation ylläpitävä kuitu tukee E/S-kaistan laajenemista (1360 ~ 1530 nm). Yhdistettynä ontto ytimen kuidun teoreettiseen kaistanleveyteen, erittäin suuren mittakaavan 1,6T × 24-aallon siirto yhdessä kuidussa voidaan saavuttaa tulevaisuudessa.
Erityiset viestintä- ja sotilaskentät
Polarisaation ylläpitävän kuidun anti-sähkömagneettiset häiriöominaisuudet tekevät siitä korvaamattoman sotilasviestinnässä, kuten tutka ja sonar. Esimerkiksi 155 0 nm koherentti tuulenlasertutka käyttää polarisaatiota ylläpitävää kuitulinkkiä, joka voi saavuttaa tuulen nopeuden mittauksen tarkkuuden 0,1 m/s kompleksisessa sähkömagneettisessa ympäristössä.
4. Frontier Progress: Materiaalinnovaatio ja järjestelmätason optimointi
Uusien polarisaation ylläpitävien kuitujen tutkimus ja kehittäminen
Fotoniset kidepolarisaation ylläpitävät kuidut: Ilmareiän matriisien suunnittelun avulla kahtaistuomia voidaan lisätä luokkaan 10^-3, joka tukee korkeamman asteen modulaatiomuotoja (kuten 128qam).
Fluoripolarisaation ylläpitävät kuidut: saavuttaa erittäin matala menetys (<0.01dB/km) in the infrared band (2~5μm), providing a new path for astronomical observation and quantum communication.
Integraatio AI -tekniikkaan
Älykäs PMD-kompensointi: CREDO: n 1,6T DSP-siru integroi AI-algoritmin, joka voi seurata polarisaatiotilan muutoksia polarisaation ylläpitävien kuitujen polarisaatiotilan muutoksia reaaliajassa, säätää dynaamisesti kompensointiparametreja ja vähentää järjestelmän bittivirhesuhdetta 50%.
Optinen tietotekniikan arkkitehtuuri: Polarisaation ylläpitävä kuitu yhdistettynä pii-fotoniseen neuronisiruun voi rakentaa optisen verkkotunnuksen hermoverkon ja saavuttaa 0.
Standardointi- ja teollisuusketjun yhteistyö
China Communications Standards Association (CCSA) muotoilee standardeja, kuten "polarisaation ylläpitämiskuidun tekniset vaatimukset", jotta voidaan edistää polarisaation ylläpitävien kuidun ja piin fotoni-moduulien ja ohutkalvo litium-niobaattimodulaattoreiden välisten rajapintojen standardisointia. Esimerkiksi Yilanwein 45- asteen Conpex Fiber -ryhmä on saavuttanut alhaisen tappion fuusion polarisaation ylläpitävällä kuidulla (häviö <0. 1dB), perustamalla perustan suuren mittakaavan massatuotannon.
5. Haasteet ja tulevaisuuden trendit
Kustannukset ja mittakaava pullonkaula
Polarisaation ylläpitämisen kuidun valmistusprosessi on monimutkainen, ja kustannukset ovat 3–5-kertainen tavallisen yksimoodin kuidun kustannukset. Tulevaisuudessa on välttämätöntä vähentää kustannuksia tekniikoiden, kuten fotonisen kidekuitun ja esimuotojen piirtämisen automaation avulla.
Kilpailu ontto ytimellä
Ontto ytimen kuidun epälineaarinen vaikutus on erittäin alhainen, ja teoreettinen siirtokapasiteetti on yli 10 kertaa kiinteän ytimen kuidun vaikutus. Ontto-ytimen kuidun PMD-ongelmaa ei kuitenkaan ole ratkaistu kokonaan, ja polarisaation ylläpitävä kuitu hallitsee edelleen 1,6T-markkinoita lyhyellä aikavälillä.
Tekniikan kehityssuunta
Erittäin korkean nopeuden modulaatio: Yhdistämällä 200 gbaud-baudin ja 128QAM, yhden aallon kapasiteetti voi ylittää 1,6T, ja polarisaation ylläpitävän kuidun on parannettava edelleen polarisaation sukupuuttoa (＞ 30dB).
Kvanttiviestintä: Polarisaation ylläpitävän kuidun polarisaatiotilan stabiilisuutta voidaan käyttää kvantti-avaimen jakautumiseen, ja tulevaisuudessa se voidaan yhdistää kvanttireleen tekniikkaan globaalin kvanttiviestintäverkon rakentamiseksi.
Edellä mainitun teknisen polun kautta polarisaation ylläpitävä kuitu päivittää "polarisaatiovaltion huoltajasta" "erittäin nopeaan viestintätoimittajaan", joka tarjoaa vankan fyysisen kerroksen tuen 1,6T Ethernetin kaupalliseen käyttöönottoon.
