знание

По-тесен, отколкото предполагат повечето обяснения. Влакно,-поддържащо поляризация (PM влакно или PMF) не замръзва каквото и състояние на поляризация да подадете в него. Той запазва aлинейна поляризация, която е била стартирана, подравнена към една от двете й собствени оси- бавната ос или бързата ос. Направете правилното подравняване при стартиране и изходното състояние остава стабилно при огъване, работа и температура. Вземете го погрешно и влакното носи два компонента, които се бият един срещу друг, а изходната поляризация се променя много, както би се случило при обикновеното влакно.

Точно това ограничение е причината PM влакното да се превърне в тема за разговори в съвместно опакованата оптика (CPO). В дизайни на CPO, които поставят лазера извън пакета на превключвателя, влакното между лазерния модул и силиконовия фотонен двигател трябва да доставя светлина в известно, стабилно състояние на поляризация -, тъй като съединителите и модулаторите, чакащи в далечния край, работят правилно само за един от тях.

Каква поляризация-Поддържането на влакна всъщност поддържа

Светлината е електромагнитна вълна и ориентацията на нейното електрическо поле е нейната поляризация. В стандартно едномодово-влакно два ортогонални поляризационни режима се движат с почти еднаква константа на разпространение. „Почти“ е проблемът: елиптичността на сърцевината от процеса на изтегляне, остатъчното напрежение, огъването, усукването, страничното налягане и температурата въвеждат малки, неконтролирани количества двойно пречупване. Изтичане на мощност непрекъснато между двата режима, така че изходната поляризация се скита и зависи от това как кабелът се е насочил през този ден. Същият този механизъм, в различна времева скала, е това, което се показва във връзките на дълги-разстояния катодисперсия на поляризационния режим.

PM влакното атакува проблема, като прави двойното пречупване голямо и преднамерено вместо малко и произволно. Две ортогонални оси са определени по проект, с разлика в индекса на пречупване обикновено в диапазона от няколко пъти 10^-4за телекомуникационни-вълнови PM влакна. Оста с по-висок индекс е бавната ос; другата е бързата ос. Тъй като двата режима сега се движат с осезаемо различни фазови скорости, външните смущения вече нямат достатъчно фазово-съвпадение, за да прехвърлят мощността ефективно между тях. Свързването е потиснато, а не елиминирано.

Следват две последствия и двете имат значение на практика:

• Влакното поддържа състояние само ако това състояние е билолинеен и подравнен към собствената ос при стартиране. Подавайте в кръгова или произволна елипсовидна светлина и PM влакна не ви дават никаква полза.
• Тъй като двата режима натрупват фазова разлика, относителната фаза се повтаря на характерно разстояние, нареченодължина на удара (L_B= λ/Δn), което е от порядъка на няколко милиметра при 1550 nm за типично влакно PANDA. Късата дължина на удара означава силно двойно пречупване и по-добра устойчивост на модово свързване.

Как е вградено двойното пречупване

Има повече от един начин за създаване на двете оси и PANDA е един дизайн сред няколко, а не име на категория:

• ПАНДА- две кръгли бор-натоварващи пръти от двете страни на сърцевината. Широко използван и дизайнът, който повечето хора си представят. Corning, която изобрети и патентова структурата PANDA, я предлага за дължини на вълните от приблизително 400 nm до 1550 nm.
• Папийонка-- клиновидни-области на напрежение, като цяло осигуряват по-високо двойно пречупване за сметка на сложността на процеса.
• Елипсовидна напрегната облицовка- асиметричен напрегнат слой, обграждащ ядрото.
• Елипсовидно ядро- геометрично, а не предизвикано от напрежение-двойно пречупване.
• Фотонен кристал / микроструктуриран- двойно пречупване от асиметрична решетка с въздушни-дупки.

Дизайните,-базирани на напрежение, работят чрез диференциално термично свиване: легираните области се свиват повече от околния силициев диоксид, докато влакното се охлажда след изтегляне, а полученото анизотропно напрежение създава разликата в индекса чрез фотоеластичния ефект.

Стандартно едно{0}}модово влакно срещу PM влакно

Практическата разлика се вижда по-скоро в работата по сглобяването, отколкото в листа с данни. Снаждането на PM влакно означава завъртане на двете влакна, така че техните зони на напрежение да се подредят преди запалването на дъгата, а сплайсър без ос-изображение за разпознаване не може да го направи надеждно. Отвъд обичайните сътрудници назагуба на снаждане, работата с PM добавя термин за ъглова грешка, който струва поляризационна чистота, а не мощност. Малко предисторияконтролиране на поляризационното състояние в стандартно едномодово влакно-е полезен контекст защо алтернативните подходи са по-трудни за поддържане стабилни.

Защо външните -лазерни CPO конструкции използват PM влакна

CPO премества оптичния двигател от лицевата плоча до позиция непосредствено до ASIC на превключвателя, което драстично скъсява високоскоростния електрически път. NVIDIA публикува цифри от приблизително 22 dB електрически загуби за конвенционален щепселен път при 200 Gb/s на канал срещу около 4 dB, когато влакното се свързва директно към съ-опакован двигател, със съответния спад в мощността на-порт.

Това преместване създава лазерен проблем. Лазерите са най-малко надеждният елемент в оптична връзка и най--чувствителни към температурата и поставянето им в пакет до ASIC на превключвател, разсейващ стотици вата, не е привлекателно. Алтернативата е да поставите лазера в модула на предния-панел - най-готината, най-обслужваемата част на шасито - и да насочите светлината навътре. OIF стандартизира това като External Laser Small Form{7}}Factor Pluggable (ELSFP), преден-панел с възможност за включване на форм фактор, който доставя оптично захранване към един или повече оптични двигатели чрез сляп-съединител с много-влакна в задната част на модула.

Тук е точката, в която оригиналното рамкиране се обърка: това, което пътува надолу, е това влакнонепрекъсната-вълнова светлина, а не модулиран сигнал и неговото присъствие не означава, че системата използва кохерентна модулация. Силициевите фотонни машини на NVIDIA използват микро-пръстенови модулатори, работещи директно-засичащи 200 Gb/s PAM4 на дължина на вълната - режим, изцяло различен откохерентна оптика, където проследяването на фазата на локалния{0}}осцилатор и поляризацията е присъщо на приемника.

Истинската причина е поляризационната чувствителност надолу по веригата във фотонната интегрална схема:

• Решетъчни съединители, предпочитани заради компактния си отпечатък и възможността за тестване-ниво на пластини, са силно поляризационни-селективни. Единичен -съединител на поляризационна решетка е проектиран за едно входно състояние и отхвърля ортогоналното.
• Силициеви вълноводиимат силно асиметрични напречни-сечения, така че режимите TE и TM виждат различни ефективни индекси и различни загуби.
• Micro{0}}ring и Mach-Zehnder модулаториса проектирани и предубедени за една поляризация. Мощността, която пристига в грешно състояние, не се модулира правилно; става загуба и, в някои геометрии, пресичане.

Така че отклонението на поляризацията в лазерното захранване не "прави информацията безполезна". Той произвежда бавно променяща се оптична мощност на съединителя, влошена ефективност на модулация, намалена амплитуда на оптична модулация и загуба на марж, които бюджетът на връзката трябва да поеме -, което при стотици връзки на превключвател е точно вида променливост, която проектантите на системата отказват да приемат. PM влакното премахва променливата.

Къде се намира PM Fiber в CPO система

Не всяко влакно в CPO превключвател е PM влакно. Типичният външен-лазерен път протича:

1. Външен лазерен модул (ELSFP или еквивалент) на предния панел, генериращ CW светлина
2. Сноп от PM влакна или PM лента, носеща тази светлина навътре, като ориентацията на оста се запазва през всеки конектор
3. PM конектор или PM секция на aоптичен масив (FAU), подравняване на всяко влакнесто ядро ​​и неговата ос към съответния вълновод на фотонната интегрална схема
4. Силициев фотонен двигател, при който CW светлината е модулирана
5. Модулираният изход остава включенстандартно едномодово-влакно, през FAU и навън към съединителите на лицевата плоча

Публикуваният CPO материал на Corning описва точно тази подредба: FAU сглобки, съдържащи смесени едно-модови и поляризационни-влакна, с модули за включване на лазерен източник на лицевата плоча, свързани към PIC чрез PM влакна. Компанията също така отбелязва защо тези сглобки са трудни - голям брой влакна, смесени SM/PM популации, микро-оптична интеграция и много тесни толеранси на подравняване, всичко това в един компонент. Всеки, който уточнявасилициево фотонно влакнесто окабеляванесе занимава с два различни вида влакна с две различни задачи в един и същ сбруя.

Едно често повтаряно твърдение си струва да бъде коригирано. Влакното CPO FlexConnect на Corning, пуснато на OFC 2025, е описано от Corning като едно-модово и-устойчиво на огъване, оптимизирано за късо движение вътре-в{-кутията CPO. Не е описано като PM влакно и не е описано като продукт, разработен специално за един клиент. Corning наистина има взаимоотношения в екосистемата на CPO с NVIDIA и Corning доставя PANDA PM влакно -, но това са три отделни факта и комбинирането им в едно води до твърдение, което никой от тях не подкрепя.

Изисква ли се PM Fiber във всяка CPO архитектура?

Не. Работата по съвместно -опаковане на OIF прави разлика между оптични двигатели с интегрирани лазери и дизайни, които разчитат на външен източник на светлина. Когато лазерът е свързан или флип-чипиран върху фотонната матрица, няма външно лазерно захранване и следователно няма PM сноп - поляризацията се фиксира от геометрията на-чипа. PM влакното става необходимо, особено когато светлината трябва да измине известно разстояние през съединители, преди да достигне поляризационно-чувствителен съединител.

И двата подхода се разработват в индустрията. Третирането на PM влакна като абсолютно изискване за CPO преувеличава случая; третирайки го като изискване навъншен-лазерCPO е точен.

Спецификации, които решават дали PM влакното е подходящо за CPO

„PM влакна“ не е отделен продукт. Едно влакно от клас жироскоп и влакно от клас CPO- може да използва PANDA структура и пак да бъде неподходящ заместител едно на друго. Параметрите, които ги разделят:

• Работна дължина на вълната- PM влакното е оптимизирано за лента (850, 980, 1310, 1550 nm и други); използването му далеч от неговата проектирана дължина на вълната влошава ефективността както на затихване, така и на поляризация.
• Коефициент на поляризационно изчезване (PER)- съотношението на мощността в предвидената ос към мощността в ортогоналната, в dB. Това е номер на-ниво на сглобяване: влакна, снаждания, съединители и монтаж допринасят.
• h-параметър- поляризационно кръстосано смущение на единица дължина, присъщата стойност на влакното, независимо от качеството на сглобяване.
• Дължина на удара- по-кратък е по-добър за устойчивост на смущения.
• Толеранс на подравняване на осите- доминиращата грешка на практика. Силата, свързана в грешната ос, се мащабира като грях²θ, така че PER само от несъответствие е приблизително −20 log₁₀(тен θ): около 35 dB при 1 градус, около 26 dB при 3 градуса, около 21 dB при 5 градус. Тази връзка е причината ориентацията на ключа на конектора и разпознаването на осите на сплайсера да не са по избор.
• Диаметър на облицовката и покритието- вътре-в-кутията CPO коланите често използват влакна с намалено-покритие, за да постигнат необходимата плътност.
• Минимален радиус на огъване- маршрутизирането вътре в шасито на превключвателя е стегнато и напрежението, предизвикано от-огъване, влияе върху PER, както и върху загубата.
• Температурна стабилностБазираното на - стрес-двойно пречупване е температурно-зависимо, а пакетът на превключвателя е гореща среда с термичен цикъл.
• Стъпка на масива и толеранс на свързване на FAU- за модули от масиви от влакна, а не за отделни влакна.

Практическият извод за всеки, който сравнява оферти междупортфолио от оптични влакна: попитайте кои от тях са посочени и с каква степен на сигурност и дали числото се отнася за голо влакно, пигтейл, лента или напълно съединителен монтаж. Тези четири неща имат много различни цени и много различно представяне.

PM влакна преди CPO

Разказът, в който PM влакното е бил само военен -материал, докато изкуственият интелект не го открие, е твърде подреден. Оптичните жироскопи са отдавнашно-и важно приложение - те зависят от стабилността на поляризацията, за да разрешат въртенето чрез ефекта на Саняк -, но каталозите на производителите изброяват телекомуникационни, лазерни и сензорни приложения от десетилетия. PM влакното се използва във влакнести лазери и пигтейли на усилватели, в поляризационни-чувствителни модулатори, в кохерентни трансивърни компоненти като регулируеми лазери и интегрирани кохерентни приемници, във влакнесто-оптични сензори за ток и хидрофони, както и в квантовата и лабораторна оптика.

Това, което CPO промени, е обемът и формата на продукта, а не физиката. Търсенето се измести от къси отделни пигтейли към високо-брой, прецизно ориентирани снопове и масиви, произведени в-мащаб на център за данни, което е по-скоро предизвикателство за производството, отколкото откритие на материали.

Какво е потвърдено и какво не

Потвърдено от първични източници:

• OIF публикува Споразумение за внедряване на ELSFP, определящо форм-фактор на външен лазерен източник с възможност за включване на преден-панел за съвместно опаковани оптични системи, заедно с 3,2 Tb/s съвместно пакетиран модул IA и документ за съвместна-опаковъчна рамка.
• NVIDIA обяви Quantum-X InfiniBand Photonics и Spectrum-X Ethernet Photonics CPO комутатори, с търговска наличност, обявена за 2026 г., цитирайки грубо 3,5x енергийна ефективност и 10x подобрения на устойчивостта.
• Corning публично описа CPO FAU модули, съдържащи смесени SM и PM влакна, с лицеви лазерни модули, свързани към PIC чрез PM влакна.

Не може да се провери от публични първични източници и следователно не се твърди тук:често разпространяваните данни за дела на глобалното потребление на PM влакна, отиващи за отбранителни жироскопи, цените на-метър за жироскоп-клас спрямо CPO-клас PM влакна и твърдения, че конкретни доставчици на PM FAU са разпродали капацитета си за следващата година. Те се появяват в-коментарите на веригата за доставки без посочени отчети, дати, региони или посочена основа - дължина на голото влакно, приходи или сглобени компоненти. Монтажът на CPO-клас PM изисква голяма надбавка спрямо обикновените едно-модови влакна, но премията отразява ос-ориентирания монтаж, свързването и издръжливостта, а не само стъклото, и една цифра на-метър не е смислен начин да се изрази.

Ако имате нужда от тези числа за бизнес казус, вземете ги от наименуван пазарен отчет или оферта на доставчик с прикачени спецификация, количество и продуктов формуляр. Всичко останало е слух с десетична запетая.

Резюме

• PM влакното запазва линейна поляризация, подравнена към една собствена ос; не стабилизира произволни състояния.
• Той работи, като прави двойното пречупване голямо и контролирано, като потиска, вместо да елиминира свързването между двата поляризационни режима.
• PANDA е най-често срещаният дизайн, не единственият.
• Външният-лазер CPO използва PM влакно, тъй като съединителите и модулаторите на силициевата фотонна решетка са поляризационно-чувствителни, а не защото системите са кохерентни - настоящите двигатели на NVIDIA използват директно-откриване на PAM4.
• PM влакно пренася входяща CW светлина; модулираните данни излизат на стандартно едномодово влакно-. И двете живеят в една и съща система FAU.
• PER, дължина на удара, толеранс на подравняване на оста, дължина на вълната и температурна стабилност решават дали дадено PM влакно е подходящо за CPO. Структурата сама по себе си не го прави.
• Данните за оборотната цена и-пазарния дял за PM влакна нямат проследими източници и не трябва да се използват в бизнес случай без такъв.