Coneixement

Més estret del que suggereixen la majoria de les explicacions. Una fibra-mantenint la polarització (fibra PM o PMF) no congela l'estat de polarització que hi introduïu. Conserva apolarització lineal que s'ha llançat alineada a un dels seus dos eixos propis- l'eix lent o l'eix ràpid. Aconseguiu l'alineació correcta del llançament i l'estat de sortida es mantindrà estable a través de la flexió, la manipulació i la temperatura. Fes-ho malament i la fibra porta dos components que es xoquen entre si, i la polarització de sortida es desvia molt com ho faria a la fibra ordinària.

Aquesta limitació és exactament la raó per la qual la fibra PM s'ha convertit en un tema de conversa en l'òptica co{0}}empaquetada (CPO). En els dissenys CPO que col·loquen el làser fora del paquet de l'interruptor, la fibra entre el mòdul làser i el motor fotònic de silici ha de lliurar llum en un estat de polarització estable i conegut - perquè els acobladors i moduladors que esperen a l'extrem més llunyà només funcionen correctament per a un d'ells.

Què manté la polarització-mantenint la fibra

La llum és una ona electromagnètica, i l'orientació del seu camp elèctric és la seva polarització. En una fibra d'-mode únic estàndard, dos modes de polarització ortogonal viatgen amb gairebé la mateixa constant de propagació. "Gairebé" és el problema: l'el·lipticitat del nucli del procés d'estirament, la tensió residual, la flexió, la torsió, la pressió lateral i la temperatura introdueixen quantitats petites i incontrolades de birrefringència. L'alimentació es filtra contínuament entre els dos modes, de manera que la polarització de sortida es desvia i depèn de com s'encamina el cable aquell dia. Aquest mateix mecanisme, a una escala de temps diferent, és el que es mostra als enllaços de llarg-recursdispersió del mode de polarització.

La fibra PM ataca el problema fent que la birrefringència sigui gran i deliberada en lloc de petita i aleatòria. Dos eixos ortogonals es defineixen pel disseny, amb una diferència d'índex de refracció normalment en el rang d'unes quantes vegades 10^-4per a la fibra PM{0}}de longitud d'ona de telecomunicacions. L'eix amb l'índex més alt és l'eix lent; l'altre és l'eix ràpid. Com que els dos modes ara viatgen a velocitats de fase sensiblement diferents, les pertorbacions externes ja no tenen prou coincidencia de fase-per transferir l'energia de manera eficient entre elles. L'acoblament es suprimeix, no s'elimina.

Segueixen dues conseqüències, i totes dues són importants a la pràctica:

• La fibra només manté un estat si aquest estat ho eralineal i alineat amb un eix propi en el llançament. L'alimentació de llum circular o el·líptica arbitrària i fibra PM no us ofereix cap benefici.
• Com que els dos modes acumulen diferència de fase, la fase relativa es repeteix en una distància característica anomenadallargada del batec (L_B= λ/Δn), que és de l'ordre d'uns quants mil·límetres a 1550 nm per a la fibra PANDA típica. La curta durada del ritme significa una forta birrefringència i una millor resistència a l'acoblament del mode.

Com s'incorpora la birrefringència

Hi ha més d'una manera de crear els dos eixos, i PANDA és un disseny entre diversos en lloc d'un nom de categoria:

• PANDA- dues barres d'estrès dopades amb bor circular-a banda i banda del nucli. Àmpliament utilitzat i el disseny que la majoria de la gent s'imagina. Corning, que va inventar i patentar l'estructura PANDA, l'ofereix en longituds d'ona d'aproximadament 400 nm a 1550 nm.
• Corbata-de llaçRegions d'estrès en forma de - falca-, que generalment donen una birrefringència més alta a costa de la complexitat del procés.
• Revestiment d'esforç el·líptic- una capa de tensió asimètrica que envolta el nucli.
• Nucli el·lípticLa birrefringència - geomètrica en lloc de l'estrès-induït.
• Cristall fotònic / microestructurat- birrefringència d'una xarxa asimètrica de forats d'aire-.

Els dissenys basats en tensió-funcionen mitjançant una contracció tèrmica diferencial: les regions dopades es redueixen més que la sílice circumdant a mesura que la fibra es refreda després de l'estirament, i l'estrès anisòtrop resultant produeix la diferència d'índex a través de l'efecte fotoelàstic.

Fibra d'-mode únic estàndard vs fibra PM

La diferència pràctica es mostra en el treball de muntatge més que en el full de dades. Empalmar fibra PM significa girar ambdues fibres de manera que les seves regions d'estrès s'alinein abans que l'arc s'encengui, i un empalmador de fusió sense imatges de reconeixement d'eix-no pot fer-ho de manera fiable. Més enllà dels col·laboradors habituals apèrdua d'empalmament, el treball PM afegeix un terme d'error angular que costa la puresa de polarització en lloc de l'energia. Alguns antecedentscontrol de l'estat de polarització en fibra{0}}mode únic estàndardés un context útil per explicar per què els enfocaments alternatius són més difícils de mantenir estables.

Per què els dissenys de CPO làser-externs utilitzen PM Fiber

CPO mou el motor òptic de la placa frontal a una posició immediatament al costat de l'interruptor ASIC, la qual cosa escurça dràsticament el camí elèctric d'alta{0}}velocitat. NVIDIA ha publicat xifres d'aproximadament 22 dB de pèrdua elèctrica per a un camí endollable convencional a 200 Gb/s per canal, en comparació amb uns 4 dB quan la fibra es connecta directament a un motor co-empaquetat, amb una caiguda corresponent de la potència per-port.

Aquest desplaçament crea un problema amb el làser. Els làsers són l'element menys fiable d'un enllaç òptic i el més sensible a la temperatura-, i enterrar-los dins d'un paquet al costat d'un interruptor ASIC que dissipa centenars de watts no és atractiu. L'alternativa és col·locar el làser en un-mòdul de panell frontal - la part més fresca i útil del xassís - i conduir la llum cap a dins. L'OIF ho va estandarditzar com a External Laser Small Form-Factor Pluggable (ELSFP), un factor de forma connectable-del panell frontal que subministra energia òptica a un o més motors òptics a través d'un connector multi-de fibra cec-mate a la part posterior del mòdul.

Aquest és el punt en què l'enquadrament original s'equivoca: el que viatja per aquesta fibra ésllum d'ona-contínua, no és un senyal modulat, i la seva presència no vol dir que el sistema utilitzi una modulació coherent. Els motors fotònics de silici de NVIDIA utilitzen micro-moduladors d'anell que funcionen directament-detecten 200 Gb/s PAM4 per longitud d'ona - un règim completament diferent delòptica coherent, on el-oscil·lador local i el seguiment de la polarització és intrínsec al receptor.

El motiu real és la sensibilitat de polarització aigües avall del circuit integrat fotònic:

• Acobladors de reixeta, afavorits per la seva empremta compacta i la seva capacitat de prova-nivell d'hòsties, són fortament selectius de polarització-. Un sol-acoblador de reixeta de polarització està dissenyat per a un estat d'entrada i rebutja l'ortogonal.
• Guies d'ones de silicitenen seccions transversals-fortament asimètriques, de manera que els modes TE i TM veuen diferents índexs efectius i diferents pèrdues.
• Micro-anell i moduladors Mach-Zehnderestan dissenyats i esbiaixats per a una polarització. La potència que arriba en un estat incorrecte no modula correctament; es converteix en pèrdua i, en algunes geometries, diafonia.

Per tant, la deriva de polarització en el flux làser no "fer la informació inútil". Produeix una penalització de potència òptica que varia lentament a l'acoblador, una eficiència de modulació degradada, una amplitud de modulació òptica reduïda i una pèrdua de marge que ha d'absorbir un pressupost d'enllaç - que, amb centenars d'enllaços per commutador, és exactament el tipus de variabilitat que els dissenyadors de sistemes es neguen a acceptar. La fibra PM elimina la variable.

On es troba PM Fiber en un sistema CPO

No totes les fibres d'un commutador CPO són ​​fibra PM. El camí làser-extern típic s'executa:

1. Mòdul làser extern (ELSFP o equivalent) al panell frontal, generant llum CW
2. Arnès de fibra PM o cinta PM que porten aquesta llum cap a dins, amb l'orientació de l'eix conservada a través de cada connector
3. Connector PM o secció PM d'aunitat de matriu de fibra (FAU), alineant cada nucli de fibra i el seu eix a la guia d'ones corresponent del circuit integrat fotònic
4. Motor fotònic de silici, on es modula la llum CW
5. Sortida modulada deixant activadafibra d'un-mode estàndard, a través de la FAU i cap als connectors de la placa frontal

El material CPO publicat de Corning descriu exactament aquesta disposició: conjunts FAU que contenen fibres mixtes de mode-i polarització-de manteniment, amb mòduls de font làser connectables a la placa frontal connectats als PIC mitjançant fibres PM. L'empresa també observa per què aquests conjunts són difícils - recomptes de fibres elevats, poblacions mixtes de SM/PM, integració micro-òptica i toleràncies d'alineació molt ajustades tot en un sol component. Qualsevol que ho especifiquicablejat de fibra fotònica de siliciestà tractant amb dos tipus de fibra diferents amb dos treballs diferents en el mateix arnès.

Val la pena corregir una afirmació repetida amb freqüència. La fibra CPO FlexConnect de Corning, llançada a l'OFC 2025, és descrita per Corning com a -mode únic i resistent-, optimitzada per a curt-la-caixa CPO. No es descriu com una fibra PM, ni es descriu com un producte desenvolupat específicament per a un client. Corning té una relació amb l'ecosistema CPO amb NVIDIA, i Corning subministra fibra PANDA PM -, però aquests són tres fets separats i combinar-los en un sol produir una afirmació que cap d'ells no admet.

És necessària la fibra PM a totes les arquitectures CPO?

No. El treball de co-embalatge de l'OIF distingeix entre motors òptics amb làsers integrats i dissenys que es basen en una font de llum externa. Quan el làser s'uneix o s'engrana-xip a la matriu fotònica, no hi ha cap alimentació làser externa i, per tant, no hi ha cap arnés PM -, la polarització es fixa mitjançant la geometria del-xip. La fibra PM es fa necessària específicament quan la llum ha de recórrer una certa distància, a través de connectors, abans d'arribar a un acoblador sensible a la polarització-.

Tots dos enfocaments estan en desenvolupament a tota la indústria. Tractar la fibra PM com un requisit absolut de CPO exagera el cas; tractant-ho com un requisit delàser{0}externCPO és precís.

Especificacions que decideixen si una fibra PM s'adapta al CPO

La "fibra PM" no és un sol producte. Una fibra de grau de giroscopi-i una fibra de grau CPO-poden utilitzar una estructura PANDA i encara ser substituts inadequats entre si. Els paràmetres que els separen:

• Longitud d'ona de funcionament- La fibra PM està optimitzada per banda (850, 980, 1310, 1550 nm i altres); utilitzar-lo lluny de la seva longitud d'ona de disseny degrada tant el rendiment d'atenuació com de polarització.
• Ratio d'extinció de polarització (PER)- la relació entre la potència de l'eix previst i la potència de l'ortogonal, en dB. Aquest és un número de nivell-conjunt: fibra, empalmes, connectors i muntatge contribueixen.
• h-paràmetre- diafonia de polarització per unitat de longitud, la figura intrínseca de mèrit de la fibra, independentment de la qualitat del muntatge.
• Durada del batec- més curt és millor per resistir la pertorbació.
• Tolerància d'alineació d'eix- l'error dominant a la pràctica. La potència acoblada a l'eix incorrecte s'escala com a pecat²θ, de manera que PER només per la desalineació és aproximadament -20 log₁₀(tan θ): uns 35 dB a 1 grau, uns 26 dB a 3 graus, uns 21 dB a 5 graus. Aquesta relació és la raó per la qual l'orientació de la clau del connector i el reconeixement de l'eix de l'empalmament no són opcionals.
• Diàmetre de revestiment i revestiment- dins-la-caixa, els arnesos CPO sovint utilitzen fibra de recobriment-reduït per assolir la densitat requerida.
• Radi de curvatura mínimL'encaminament - dins del xassís d'un commutador és ajustat i l'estrès induït per la flexió-afecta el PER i la pèrdua.
• Estabilitat de temperaturaLa birrefringència basada en -estrès-depèn de la temperatura-, i un paquet d'interruptors és un entorn càlid i ciclable tèrmicament.
• Pas de matriu i tolerància d'acoblament FAU- per a conjunts de matrius de fibres en lloc de fibres discretes.

La pràctica per emportar per a qualsevol persona que compare cites a través d'unCartera de fibra òptica: pregunteu quins d'aquests s'especifiquen i amb quina confiança, i si el nombre es refereix a una fibra nua, una cueta, una cinta o un conjunt totalment connectoritzat. Aquestes quatre coses tenen preus molt diferents i un rendiment molt diferent.

Fibra PM abans de CPO

La narració en què la fibra PM era un material-únic militar fins que l'IA va descobrir que és massa ordenada. Els giroscopis de fibra òptica són una-aplicació important i de llarga durada - que depenen de l'estabilitat de la polarització per resoldre la rotació mitjançant l'efecte Sagnac -, però els catàlegs dels fabricants inclouen aplicacions de telecomunicacions, làser i detecció durant dècades. La fibra PM s'ha utilitzat en làsers de fibra i coles d'amplificador, en moduladors sensibles a la polarització-, en components de transceptors coherents com ara làsers sintonitzables i receptors coherents integrats, en sensors de corrent de fibra òptica i hidròfons, i en òptica quàntica i de laboratori.

El que ha canviat CPO és el volum i la forma del producte, no la física. La demanda va passar de coles curtes i discretes cap a arnesos i matrius orientats amb precisió i-recompte elevats produïts a escala del centre de dades-, cosa que és un repte de fabricació més que un descobriment de materials.

Què està confirmat i què no

Confirmat per fonts primàries:

• L'OIF ha publicat un Acord d'implementació d'ELSFP que defineix un factor de forma de font làser externa connectable-panel frontal per a sistemes òptics co-empaquetats, juntament amb un mòdul IA empaquetat co-de 3,2 Tb/s i un document marc d'embalatge co{-.
• NVIDIA ha anunciat els commutadors Quantum-X InfiniBand Photonics i Spectrum-X Ethernet Photonics CPO, amb disponibilitat comercial indicada per al 2026, citant aproximadament 3,5 vegades l'eficiència energètica i millores de resiliència 10x.
• Corning ha descrit públicament els conjunts CPO FAU que contenen fibra SM i PM mixtes, amb mòduls làser de placa frontal connectats a PIC mitjançant fibra PM.

No es pot verificar a partir de fonts primàries públiques i, per tant, no s'afirma aquí:les xifres que es circulen amb freqüència sobre la proporció del consum global de fibra PM destinada als giroscopis de defensa, els preus per -metre per a la fibra PM de grau-de giroscopi-en comparació amb la fibra PM de grau CPO-, i afirma que els proveïdors específics de PM FAU han esgotat la capacitat per a l'any següent. Aquests apareixen als comentaris de la-cadena de subministrament sense informes, dates, regions o una base especificada - de longitud de fibra nua, ingressos o components muntats. Un conjunt de PM de grau CPO-obté una gran prima sobre la fibra de mode únic-commodity, però la prima reflecteix el muntatge, la connectorització i el rendiment orientats a l'eix-, no només el vidre, i una única xifra per-metre no és una manera significativa d'expressar-ho.

Si necessiteu aquests números per a un cas de negoci, obteniu-los d'un informe de mercat nomenat o d'una cotització de proveïdor amb l'especificació, la quantitat i el formulari del producte adjunt. Qualsevol altra cosa és un rumor amb un punt decimal.

Resum

• La fibra PM conserva una polarització lineal alineada amb un eix propi; no estabilitza estats arbitraris.
• Funciona fent que la birrefringència sigui gran i controlada, suprimint en lloc d'eliminar l'acoblament entre els dos modes de polarització.
• PANDA és el disseny més comú, no l'únic.
• El CPO làser-extern utilitza fibra PM perquè els acobladors i moduladors de reixetes fotòniques de silici són sensibles a la polarització-, no perquè els sistemes siguin coherents - Els motors NVIDIA actuals utilitzen PAM4-detecció directa.
• La fibra PM transporta llum CW entrant; les dades modulades surten a la fibra{0}}de mode únic estàndard. Tots dos viuen amb el mateix arnès FAU.
• PER, la longitud del ritme, la tolerància d'alineació de l'eix, la longitud d'ona i l'estabilitat de la temperatura decideixen si una determinada fibra PM és apta per a CPO. L'estructura sola no ho fa.
• Les xifres de preu circulant i de quota de mercat-de fibra PM no tenen fonts traçables i no s'han d'utilitzar en un cas de negoci sense una.