Følgende er en analyse fra fire dimensioner: tekniske principper, systemarkitektur, applikationsscenarier og avancerede fremskridt:
1. Tekniske principper: Hjørnestenen i polariseringsmultiplexing og anti-interferensfunktioner
Birefringence -effekt og vedligeholdelsesmekanisme for polarisation
Polarisations-vedligeholdelsesfiber introducerer en stærk birefringence-effekt gennem geometrisk strukturdesign (såsom pandavype og slips-type), så forplantningskonstanterne for to ortogonale polarisationstilstande adskiller sig markant (beatlængden kan være så kort som flere millimeter). Dette design kan låse polarisationstilstanden for det optiske signal i en bestemt akse og undertrykke polarisationstilstandskobling forårsaget af interferens, såsom eksterne stress og temperaturændringer. For eksempel opnår Changfeis lille tilstandsfeltpolarisationsvingende fiber (tilstandsfeltdiameter 4μm) et enkelt-link-splejsningstab på mindre end eller lig med 0. 22dB ved at optimere bølgelederstrukturen, der opfylder de højfølsomhedskoblingskrav til siliconfotoniske chips og lithium niobatmodulatorer.
Fysisk grundlag for polariseringsmultiplekseteknologi
I 1,6T -systemer er polariseringsmultiplexing (PDM) kernemidlet til at fordoble den spektrale effektivitet. Polarisation-vedligeholdende fiber bruger en stabil birefringence-akse for at sikre, at signalerne om de to ortogonale polarisationstilstande (X/Y-akse) ikke forstyrrer hinanden under transmission. F.eks. Bruger Huaweis sammenhængende optiske kommunikationssystem EPDM-QPSK-modulation til at modulere to uafhængige 100G-signaler til henholdsvis X/Y-polariseringstilstande. Efter transmission gennem polarisations-vedligeholdelsesfiber bruger den modtagende ende en polarisationsstråleplitter til at gendanne det originale signal.
Dispersion af polariseringstilstand (PMD) undertrykkelse
PMD for almindelig optisk fiber vil forårsage tilfældige ændringer i polarisationstilstand, hvilket begrænser transmissionshastigheden. Polarisations-vedligeholdende fiber reducerer PMD-koefficienten til under 0. 0 1ps/√ km (konventionel enkelt-mode fiber er ca. 0,1ps/√ km) gennem en stærk birefroneringseffekt, hvilket understøtter ultra-lang afstand (såsom mere end 1000 km uden elektrisk relay) transmission, der kræves ved 1.6T-systemet. For eksempel blev PMD-tolerancen i Kina Mobils 800g hule-core fiber-testnetværk i Shenzhen-Dongguan forøget med 3 gange gennem samarbejde med polarisations-vedligeholdelsesfiber og DSP-teknologi.
2. Systemarkitektur: Tilpasning af fuld proces fra enhed til link
Kooperativt design af optisk modul og polarisations-vedligeholdelsesfiber
Silicium Photonics Integration Technology: Yilanweis siliciumbaserede hybridintegrerede optiske motor vedtager heterogen integration af siliciumnitrid og tyndfilm lithium niobat, og opnår lavt-tab-kobling (indsættelsestab mindre end eller lig med 0. 3DB) gennem polariserings-tilknyttet fiber, hvilket understøtter en-wave 400G-modulering.
DSP-chip med lav effekt: Accelinks 1,6T OSFP224 DR8-modul er udstyret med en 3NM DSP-chip. Efter at signalet, der transmitteres gennem den polarisations-vedligeholdelsesfiber, behandles af DSP, kan bitfejlhastigheden kontrolleres under 1e -15, der opfylder de strenge krav til AI-træningsklynger.
Anti-interferensoptimering af optiske fiberforbindelser
Bøjningspræstation: Changfei's R5mm Bend-resistente polarisationsvingende fiber har en makro-bøjende yderligere tab af<0.1dB under 10 turns of 5mm bending radius, which is suitable for high-density wiring in data centers.
Temperaturstabilitet: Den termiske ekspansionskoefficient for polarisationsvingende fiber matcher belægningsmaterialet, og udsving i polarisationsudryddelsesforholdet er mindre end 1DB i området -40 grad ~ +85 grad, hvilket sikrer stabiliteten af interkontinentale subarine-kabler.
Komplementære applikationer med hul-core fiber
I det stadium, hvor hule-core fiber endnu ikke er fuld moden, er polarisationsvedlige fiber stadig mainstream-valget for 1,6T-systemer. F.eks. Har China Mobile's G.654.E ultra-lav-tab fiber kombineret med polarisations-vedligeholdende jumpere opnået en enkeltfiber 80T-kapacitet mellem otte hubknudepunkter, hvilket giver pålidelig fysisk lagstøtte til 1,6T-systemet.
3. applikationsscenarier: Fuld dækning fra datacentre til rygraden netværk
Intern sammenkobling i datacentre
Kortafstandsscenarier: Polarisation-vedligeholdelsesfiber kombineret med VCSEL-optiske moduler kan udvide 400g transmissionsafstanden fra 30 m til 1 km, hvilket opfylder kravene til høj densitet sammenkobling mellem computerbygninger i intelligente computercentre.
Væskekøling: Temperaturmodstanden for polarisations-vedligeholdelsesfiber understøtter en fuldt nedsænket væskekøling. Ved en energieffektivitet af PUE, der er mindre end eller lig med 1,05, kan et enkelt skab understøtte en 200 kW varmeafledningsbelastning.
Metro- og backbone -netværksoverførsel
Langdistance ikke-elektrisk relæ: De lave PMD-egenskaber ved polarisationsvingende fiber kombineret med fasekompensationsalgoritmen på DSP kan opnå en enkeltbølge 1,6T signaltransmission over 1000 km på G.654.e fiber uden behov for en elektrisk relæstation.
Ultra-dækket spektrumudvidelse: Polarisation-vedligeholdelsesfiber understøtter ekspansion til E/S-båndet (1360 ~ 1530nm). Kombineret med den 24.z teoretiske båndbredde af hul-core fiber kan ultra-storskala transmission på 1,6T × 24 bølger i en enkelt fiber opnås i fremtiden.
Særlig kommunikation og militære områder
De anti-elektromagnetiske interferensegenskaber ved polarisationsvingende fiber gør det uerstatteligt i militær kommunikation såsom radar og ekkolod. F.eks. Bruger 155 0 nm sammenhængende vindlaserradar et polarisations-vedligeholdende fiberforbindelse, som kan opnå en vindhastighedsmålingsnøjagtighed på 0,1 m/s i et komplekst elektromagnetisk miljø.
4. Frontier Progress: Materiel innovation og optimering på systemniveau
Forskning og udvikling af nye polarisationsfibre
Fotoniske krystalpolarisationsvingende fibre: Gennem design af lufthularrays kan birefringence øges i størrelsesordenen 10^-3, hvilket understøtter moduleringsformater med højere orden (såsom 128QAM).
Fluoridpolarisations-vedligeholdelsesfibre: opnå ultra-lavt tab (<0.01dB/km) in the infrared band (2~5μm), providing a new path for astronomical observation and quantum communication.
Integration med AI -teknologi
Intelligent PMD-kompensation: Credos 1.6T DSP-chip integrerer en AI-algoritme, der kan overvåge polarisationstilstandens ændringer af polarisations-vedligeholdelsesfibre i realtid, dynamisk justere kompensationsparametre og reducere systembitfejlhastigheden med 50%.
Optisk computerarkitektur: Polarisation-vedligeholdelsesfiber kombineret med siliciumfotonisk neuronchip kan opbygge et optisk domænetetværk og opnå ultra-lav effekt-ræsonnement for 0. 6W/Gbps.
Standardisering og industri -kædesamarbejde
China Communications Standards Association (CCSA) formulerer standarder, såsom "tekniske krav til polarisations-vedligeholdelse af fiber" for at fremme standardiseringen af grænseflader mellem polarisations-vedligeholdende fiber og siliciumfotoniske moduler og tyndfilm lithium niobate-modulatorer. F.eks. Har Yilanweis 45- grad konvekse fiberarray opnået lavtabsfusion med polarisations-vedligeholdende fiber (tab <0. 1dB), hvilket lægger grundlaget for storskala masseproduktion.
5. Udfordringer og fremtidige tendenser
Omkostninger og skala flaskehals
Fremstillingsprocessen for polarisationsvedligefiber er kompleks, og omkostningerne er 3 til 5 gange for almindelig enkelt-mode fiber. I fremtiden er det nødvendigt at reducere omkostningerne gennem teknologier som fotonisk krystalfiber og præformtegning af automatisering.
Konkurrence med hul-core fiber
Den ikke-lineære virkning af hul-core fiber er ekstremt lav, og den teoretiske transmissionskapacitet er mere end 10 gange den af fast-core fiber. PMD-problemet med hul-core fiber er imidlertid ikke blevet helt løst, og polarisationsvedligefiber vil stadig dominere 1,6T-markedet på kort sigt.
Teknologiudviklingsretning
Ultrahøjhastighedsmodulation: Ved at kombinere 200 gbaud baud-hastighed og 128QAM kan enkeltbølgekapaciteten overstige 1,6T, og polarisations-vedligeholdende fiber skal forbedres yderligere polarisationsudrydningsforholdet (＞ 30dB).
Kvantekommunikation: Polarisationstilstandens stabilitet af polarisations-vedligeholdelsesfiber kan bruges til kvantetastfordeling, og i fremtiden kan den kombineres med kvantelæsteknologi til at opbygge et globalt kvantekommunikationsnetværk.
Gennem ovennævnte tekniske sti opgraderer polarisations-vedligeholdelsesfiber fra en "polarisationsstatus Guardian" til en "ultrahøj hastighedskommunikationsaktivering", hvilket giver solid fysisk lagstøtte til den kommercielle implementering af 1,6T Ethernet.
