Ce qui suit est une analyse de quatre dimensions: principes techniques, architecture du système, scénarios d'application et progrès de pointe:
1. Principes techniques: la pierre angulaire du multiplexage de polarisation et des capacités anti-interférence
Effet de biréfringence et mécanisme de maintenance de polarisation
La fibre de maintenance à la polarisation introduit un fort effet de biréfringence par la conception de la structure géométrique (comme le type de panda et le type de nœud papillon), de sorte que les constantes de propagation de deux états de polarisation orthogonaux diffèrent considérablement (la longueur de battement peut être aussi courte que plusieurs millimètres). Cette conception peut verrouiller l'état de polarisation du signal optique dans un axe spécifique et supprimer le couplage en mode de polarisation causé par des interférences telles que les changements de contrainte externe et de température. Par exemple, la fibre de polarisation du champ de petit mode de Changfei (diamètre de champ de mode 4 μm) atteint une perte d'épissage unique de moins ou égale à 0.
Base physique de la technologie de multiplexage de polarisation
Dans les systèmes 1.6T, le multiplexage de polarisation (PDM) est le moyen de base pour doubler l'efficacité spectrale. La fibre de maintenance de polarisation utilise un axe de biréfringence stable pour garantir que les signaux des deux états de polarisation orthogonaux (axe x \/ y) n'interfèrent pas les uns avec les autres pendant la transmission. Par exemple, le système de communication optique cohérent de Huawei utilise la modulation EPDM-QPSK pour moduler respectivement deux signaux 100g indépendants aux états de polarisation x \/ y. Après transmission par la fibre de maintenance de polarisation, l'extrémité de réception utilise un séparateur de faisceau de polarisation pour restaurer le signal d'origine.
Suppression de dispersion en mode polarisation (PMD)
Le PMD de la fibre optique ordinaire entraînera des changements aléatoires de l'état de polarisation, limitant le taux de transmission. La fibre de maintenance à la polarisation réduit le coefficient PMD à ci-dessous 0. 0 1PS \/ √km (la fibre monomode conventionnelle est d'environ 0,1ps \/ √km) via un effet de biréfringence solide, supportant ainsi la transmission à ultra-longues requise par le système 1000 km sans relais électrique) transmission transmission par la transmission ultra-long par le système 1 000 km sans relais électrique) Transmission transmission par le système 1 000 km sans transmission) Transmission par le système 1 000 km sans rapport électrique) Transmission transmission par le Système 1 000 km sans rapport électrique) Transmission) Transmission par le Système 1 000 km sans rapport 1 000 km sans relais électrique) Transmission TRANSMISSION BUT SYSTÈME CONTROLAIRE CONDIONNEL Par exemple, dans le réseau de tests de fibres creux de 800 g de China Mobile à Shenzhen-Dongguan, la tolérance PMD a été augmentée de 3 fois grâce à la collaboration de la technologie des fibres et DSP de la polarisation.
2. Architecture du système: adaptation du processus complet de l'appareil à la liaison
Conception coopérative du module optique et fibre de maintenance de polarisation
Technologie d'intégration de la photonique en silicium: le moteur optique hybride intégré à base de silicium de Yilanwei adopte l'intégration hétérogène du nitrure de silicium et du niobate de lithium à film mince, et atteint un couplage à faible perte de perte (perte d'insertion moins que de la modulation Single 400g de la polarisation de la polarisation.
Pouce DSP à faible puissance: le module OSFP224 DR8 de 1,6T d'Accelink est équipé d'une puce DSP 3NM. Après que le signal transmis par la fibre de maintenance de polarisation soit traité par DSP, le taux d'erreur de bit peut être contrôlé en dessous de 1E -15, répondant aux exigences strictes des grappes d'entraînement AI.
Optimisation anti-interférence des liens de fibres optiques
Performances de flexion: la fibre de polarisation résistante à la courbure de R5 mm de Changfei a une perte supplémentaire de flexion macro<0.1dB under 10 turns of 5mm bending radius, which is suitable for high-density wiring in data centers.
Stabilité de la température: Le coefficient de dilatation thermique de la fibre de polarisation correspond au matériau de revêtement, et la fluctuation du rapport d'extinction de polarisation est inférieure à 1 dB dans la plage de -40 degré ~ +85, assurant la stabilité des câbles sous-casquers intercontinentaux.
Applications complémentaires avec des fibres à nages creux
Dans l'étape, où la fibre creux creuse n'est pas encore entièrement mature, la fibre de maintenance de polarisation est toujours le choix grand public pour les systèmes de 1,6 t. Par exemple, la fibre G.654 de China Mobile, il est combinée à des cavaliers à maintenue de polarisation, a atteint une capacité de 80t à fibre unique entre huit nœuds de concentrateur, fournissant un support de couche physique fiable pour le système 1,6 t.
3. Scénarios d'application: couverture complète des centres de données aux réseaux d'épine dorsale
Interconnexion interne dans les centres de données
Scénarios de courte distance: la fibre de maintenance de polarisation combinée avec des modules optiques VCSEL peut étendre la distance de transmission de 400 g de 30 m à 1 km, répondant aux exigences d'interconnexion à haute densité entre les bâtiments informatiques dans les centres informatiques intelligents.
Refroidissement liquide: La résistance à la température de la fibre de polarisation prend en charge une solution de refroidissement liquide entièrement immergée. À une efficacité énergétique de PUE inférieure ou égale à 1,05, une seule armoire peut supporter une charge de dissipation de chaleur de 200 kW.
Transmission du réseau métropolitain et de l'épine dorsale
Relais non électrique à longue distance: les faibles caractéristiques PMD de la fibre de maintenance de polarisation combinée à l'algorithme de compensation de phase du DSP peuvent obtenir une transmission de signal de 1,6 t à onde unique sur 1000 km sur G.654.e Fibre sans la nécessité d'une station de relais électrique.
Expansion du spectre ultra-large: la fibre de maintenance de polarisation prend en charge l'expansion de la bande E \/ S (1360 ~ 1530 nm). Combiné avec la bande passante théorique 24thz de la fibre creux creux, une transmission à l'échelle ultra-large de 1,6 t × 24 ondes dans une seule fibre peut être réalisée à l'avenir.
Communications spéciales et champs militaires
Les caractéristiques d'interférence anti-électromagnétiques de la fibre de polarisation le rendent irremplaçable dans les communications militaires telles que le radar et le sonar. Par exemple, le radar laser à vent cohérent 155 0 nm utilise une liaison de fibre de polarisation, qui peut atteindre une précision de mesure de la vitesse du vent de 0,1 m \/ s dans un environnement électromagnétique complexe.
4. Progrès frontalière: innovation matérielle et optimisation au niveau du système
Recherche et développement de nouvelles fibres de polarisation
Fibres de gestion de polarisation des cristaux photoniques: Grâce à la conception de réseaux de trou d'air, la biréfringence peut être augmentée à l'ordre de 10 ^ -3, en prenant en charge les formats de modulation d'ordre supérieur (tels que 128qam).
Fibres de maintenance de polarisation du fluor<0.01dB/km) in the infrared band (2~5μm), providing a new path for astronomical observation and quantum communication.
Intégration avec la technologie de l'IA
Compensation intelligente de PMD: la puce DSP 1.6T de CRETO intègre un algorithme AI, qui peut surveiller les changements d'état de polarisation des fibres de maintenance de polarisation en temps réel, ajuster dynamiquement les paramètres de compensation et réduire le taux d'erreur du binaire du système de 50%.
Architecture de calcul optique: fibre de maintenance de polarisation combinée à la puce de neurone photonique au silicium peut construire un réseau neuronal de domaine optique et obtenir un raisonnement de puissance ultra-bas de 0. 6w \/ gbps.
Standardisation et collaboration de la chaîne industrielle
La China Communications Standards Association (CCSA) formule des normes telles que «les exigences techniques pour la fibre de polarisation» pour promouvoir la normalisation des interfaces entre les modules de fibre de polarisation et de silicium photonique et les modulateurs de niobate de lithium à couches minces. Par exemple, le réseau de fibres convexes de degré de Yilanwei 45- a atteint une fusion à faible perte avec une fibre de maintenance de polarisation (perte <0. 1DB), jetant les bases d'une production de masse à grande échelle.
5. Défis et tendances futures
Coût et goulot d'étranglement à l'échelle
Le processus de fabrication de la fibre entre la polarisation est complexe et le coût est de 3 à 5 fois celui de la fibre monomode ordinaire. À l'avenir, il est nécessaire de réduire les coûts par le biais de technologies telles que la fibre de cristal photonique et l'automatisation du dessin de préforme.
Compétition avec des fibres à cœur creux
L'effet non linéaire de la fibre creux creuse est extrêmement faible et la capacité de transmission théorique est plus de 10 fois celle des fibres à nages solides. Cependant, le problème PMD de la fibre creux creux n'a pas été complètement résolu, et la fibre entre la polarisation dominera toujours le marché de 1,6 t à court terme.
Direction de l'évolution technologique
Modulation à ultra-haute vitesse: combinant le taux de bauds de 200 bbaud et 128qam, la capacité d'onde unique peut dépasser 1,6 t et la fibre de maintenance de polarisation doit encore améliorer le rapport d'extinction de polarisation (＞ 30 dB).
Communication quantique: La stabilité de l'état de polarisation de la fibre de polarisation peut être utilisée pour la distribution des clés quantiques, et à l'avenir, elle peut être combinée avec une technologie de relais quantique pour construire un réseau de communication quantique mondial.
Grâce au chemin technique ci-dessus, la fibre de maintenance de polarisation passe d'un "Guardian d'état de polarisation" à un "catalyseur de communication à ultra-haute vitesse", fournissant un support de couche physique solide pour le déploiement commercial d'Ethernet de 1,6 t.
