निम्नलिखित चार आयामों से एक विश्लेषण है: तकनीकी सिद्धांत, सिस्टम आर्किटेक्चर, एप्लिकेशन परिदृश्य और अत्याधुनिक प्रगति:
1। तकनीकी सिद्धांत: ध्रुवीकरण की आधारशिला मल्टीप्लेक्सिंग और विरोधी हस्तक्षेप क्षमताओं
द्वारत्न प्रभाव और ध्रुवीकरण रखरखाव तंत्र
ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर ज्यामितीय संरचना डिजाइन (जैसे पांडा प्रकार और धनुष टाई प्रकार) के माध्यम से एक मजबूत द्विध्रुवीय प्रभाव का परिचय देता है, ताकि दो ऑर्थोगोनल ध्रुवीकरण राज्यों के प्रसार स्थिरांक काफी भिन्न होते हैं (बीट लंबाई कई मिलीमीटर के रूप में कम हो सकती है)। यह डिज़ाइन एक विशिष्ट अक्ष में ऑप्टिकल सिग्नल के ध्रुवीकरण की स्थिति को लॉक कर सकता है और बाहरी तनाव और तापमान परिवर्तन जैसे हस्तक्षेप के कारण होने वाले ध्रुवीकरण मोड युग्मन को दबा सकता है। उदाहरण के लिए, चांगफी के छोटे मोड फील्ड पोलराइजेशन-मेंटेनिंग फाइबर (मोड फ़ील्ड डायमीटर 4μM) 0 के बराबर या उससे कम के एकल-लिंक स्प्लिसिंग लॉस को प्राप्त करता है। 22DB वेवगाइड संरचना को अनुकूलित करके, सिलिकॉन फोटोनिक चिप्स और लिथियम नाइबेट मोडुलेटर्स की उच्च संवेदनशीलता युग्मन आवश्यकताओं को पूरा करता है।
ध्रुवीकरण बहुसंकेतन प्रौद्योगिकी का भौतिक आधार
1.6T सिस्टम में, ध्रुवीकरण मल्टीप्लेक्सिंग (पीडीएम) वर्णक्रमीय दक्षता को दोगुना करने के लिए मुख्य साधन है। ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर यह सुनिश्चित करने के लिए एक स्थिर द्विध्रुवीय अक्ष का उपयोग करता है कि दो ऑर्थोगोनल ध्रुवीकरण राज्यों (एक्स/वाई अक्ष) के संकेत ट्रांसमिशन के दौरान एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप नहीं करते हैं। उदाहरण के लिए, Huawei की सुसंगत ऑप्टिकल संचार प्रणाली क्रमशः X/Y ध्रुवीकरण राज्यों में दो स्वतंत्र 100G संकेतों को संशोधित करने के लिए EPDM-QPSK मॉड्यूलेशन का उपयोग करती है। ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर के माध्यम से संचरण के बाद, प्राप्त अंत मूल संकेत को पुनर्स्थापित करने के लिए एक ध्रुवीकरण बीम स्प्लिटर का उपयोग करता है।
ध्रुवीकरण मोड फैलाव (पीएमडी) दमन
साधारण ऑप्टिकल फाइबर का पीएमडी ट्रांसमिशन दर को सीमित करते हुए, ध्रुवीकरण की स्थिति में यादृच्छिक परिवर्तन का कारण होगा। ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर पीएमडी गुणांक को 0 से नीचे तक कम कर देता है। उदाहरण के लिए, शेन्ज़ेन-डोंगगुआन में चाइना मोबाइल के 800 ग्राम खोखले-कोर फाइबर टेस्ट नेटवर्क में, ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर और डीएसपी प्रौद्योगिकी के सहयोग के माध्यम से पीएमडी सहिष्णुता को 3 गुना बढ़ा दिया गया था।
2। सिस्टम आर्किटेक्चर: डिवाइस से लिंक तक पूर्ण-प्रक्रिया अनुकूलन
ऑप्टिकल मॉड्यूल और ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर का सहकारी डिजाइन
सिलिकॉन फोटोनिक्स एकीकरण प्रौद्योगिकी: यिलनवेई के सिलिकॉन-आधारित हाइब्रिड एकीकृत ऑप्टिकल इंजन सिलिकॉन नाइट्राइड और पतली-फिल्म लिथियम niobate के विषम एकीकरण को अपनाता है, और कम-हानि युग्मन (प्रविष्टि हानि से कम या 0 के बराबर या 3DB के बराबर है।
कम-पावर डीएसपी चिप: एक्सेलेक का 1.6T OSFP224 DR8 मॉड्यूल 3NM DSP चिप से लैस है। ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर के माध्यम से प्रेषित सिग्नल को डीएसपी द्वारा संसाधित किया जाता है, एआई प्रशिक्षण समूहों की कठोर आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, बिट त्रुटि दर को 1e -15 से नीचे नियंत्रित किया जा सकता है।
ऑप्टिकल फाइबर लिंक का विरोधी हस्तक्षेप अनुकूलन
झुकने का प्रदर्शन: चांगफी के R5 मिमी बेंड-रेसिस्टेंट पोलराइजेशन-कैन्टेनिंग फाइबर में मैक्रो-झुकने का अतिरिक्त नुकसान होता है<0.1dB under 10 turns of 5mm bending radius, which is suitable for high-density wiring in data centers.
तापमान स्थिरता: ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर का थर्मल विस्तार गुणांक कोटिंग सामग्री से मेल खाता है, और ध्रुवीकरण विलुप्त होने के अनुपात में उतार-चढ़ाव -40 डिग्री ~ +85 डिग्री की सीमा में 1DB से कम है, इंटरकांटिनेंटल सबमरीन केबल्स की स्थिरता सुनिश्चित करना।
खोखले-कोर फाइबर के साथ पूरक अनुप्रयोग
चरण में जब खोखले-कोर फाइबर अभी तक पूरी तरह से परिपक्व नहीं है, ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर अभी भी 1.6T सिस्टम के लिए मुख्यधारा की पसंद है। उदाहरण के लिए, चाइना मोबाइल के G.654.E अल्ट्रा-लो-लॉस फाइबर को ध्रुवीकरण-रखरखाव जम्पर्स के साथ संयुक्त रूप से आठ हब नोड्स के बीच एकल-फाइबर 80T क्षमता प्राप्त की है, जो 1.6T सिस्टम के लिए विश्वसनीय भौतिक परत समर्थन प्रदान करता है।
3। एप्लिकेशन परिदृश्य: डेटा सेंटर से बैकबोन नेटवर्क तक पूर्ण कवरेज
डेटा केंद्रों में आंतरिक परस्पर संबंध
शॉर्ट-डिस्टेंस परिदृश्य: VCSEL ऑप्टिकल मॉड्यूल के साथ संयुक्त ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर 30 मीटर से 1 किमी तक 400g ट्रांसमिशन दूरी का विस्तार कर सकता है, बुद्धिमान कंप्यूटिंग केंद्रों में कंप्यूटर भवनों के बीच उच्च घनत्व वाले इंटरकनेक्शन आवश्यकताओं को पूरा करता है।
तरल शीतलन: ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर का तापमान प्रतिरोध पूरी तरह से डूबे हुए तरल शीतलन समाधान का समर्थन करता है। 1.05 से कम या उसके बराबर प्यू की ऊर्जा दक्षता पर, एक एकल कैबिनेट 200kW हीट डिसिपेशन लोड का समर्थन कर सकता है।
मेट्रो और बैकबोन नेटवर्क संचरण
लंबी दूरी के गैर-इलेक्ट्रिकल रिले: डीएसपी के चरण मुआवजा एल्गोरिथ्म के साथ संयुक्त ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर की कम पीएमडी विशेषताएं एक इलेक्ट्रिक रिले स्टेशन की आवश्यकता के बिना G.654.e फाइबर पर 1000 किमी से अधिक एकल-लहर 1.6T सिग्नल ट्रांसमिशन प्राप्त कर सकती हैं।
अल्ट्रा-वाइड स्पेक्ट्रम विस्तार: ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर ई/एस बैंड (1360 ~ 1530nm) के विस्तार का समर्थन करता है। खोखले-कोर फाइबर के 24thz सैद्धांतिक बैंडविड्थ के साथ संयुक्त, एक एकल फाइबर में 1.6T × 24 तरंगों के अल्ट्रा-लार्ज-स्केल ट्रांसमिशन को भविष्य में प्राप्त किया जा सकता है।
विशेष संचार और सैन्य क्षेत्र
ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर के एंटी-इलेक्ट्रोमैग्नेटिक हस्तक्षेप विशेषताएं इसे रडार और सोनार जैसे सैन्य संचार में अपूरणीय बनाती हैं। उदाहरण के लिए, 155 0 एनएम सुसंगत पवन लेजर रडार एक ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर लिंक का उपयोग करता है, जो एक जटिल विद्युत चुम्बकीय वातावरण में 0.1m/s की हवा की गति माप सटीकता प्राप्त कर सकता है।
4। फ्रंटियर प्रगति: सामग्री नवाचार और सिस्टम-स्तरीय अनुकूलन
नए ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर का अनुसंधान और विकास
फोटोनिक क्रिस्टल पोलराइजेशन-मेंटेनिंग फाइबर: एयर होल एरेज़ के डिजाइन के माध्यम से, बीरफ्रिंग को 10^-3 के क्रम तक बढ़ाया जा सकता है, उच्च-क्रम मॉड्यूलेशन प्रारूपों (जैसे 128QAM) का समर्थन करते हुए।
फ्लोराइड ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर: अल्ट्रा-कम हानि प्राप्त करें (<0.01dB/km) in the infrared band (2~5μm), providing a new path for astronomical observation and quantum communication.
एआई प्रौद्योगिकी के साथ एकीकरण
इंटेलिजेंट पीएमडी मुआवजा: क्रेडो का 1.6T डीएसपी चिप एक एआई एल्गोरिथ्म को एकीकृत करता है, जो वास्तविक समय में ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर के ध्रुवीकरण राज्य परिवर्तनों की निगरानी कर सकता है, गतिशील रूप से मुआवजे के मापदंडों को समायोजित कर सकता है, और सिस्टम बिट त्रुटि दर को 50%तक कम कर सकता है।
ऑप्टिकल कम्प्यूटिंग आर्किटेक्चर: पोलराइजेशन-कैन्टेनिंग फाइबर सिलिकॉन फोटोनिक न्यूरॉन चिप के साथ संयुक्त एक ऑप्टिकल डोमेन न्यूरल नेटवर्क का निर्माण कर सकता है और 0 के अल्ट्रा-लो पावर तर्क को प्राप्त कर सकता है। 6W/GBPS।
मानकीकरण और उद्योग श्रृंखला सहयोग
चीन कम्युनिकेशंस स्टैंडर्ड्स एसोसिएशन (CCSA) ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर और सिलिकॉन फोटोनिक मॉड्यूल और पतली-फिल्म लिथियम नीबेट न्यूक्यूलर के बीच इंटरफेस के मानकीकरण को बढ़ावा देने के लिए "ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर के लिए तकनीकी आवश्यकताओं" जैसे मानकों को तैयार कर रहा है। उदाहरण के लिए, Yilanwei के 45- डिग्री उत्तल फाइबर सरणी ने ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर (हानि <0। 1DB) के साथ कम-हानि संलयन प्राप्त किया है, बड़े पैमाने पर द्रव्यमान उत्पादन की नींव रखते हैं।
5। चुनौतियां और भविष्य के रुझान
लागत और पैमाना अड़चन
ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर की निर्माण प्रक्रिया जटिल है, और लागत साधारण एकल-मोड फाइबर की 3 से 5 गुना है। भविष्य में, फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर और प्रीफॉर्म ड्राइंग ऑटोमेशन जैसी प्रौद्योगिकियों के माध्यम से लागत को कम करना आवश्यक है।
खोखले-कोर फाइबर के साथ प्रतिस्पर्धा
खोखले-कोर फाइबर का nonlinear प्रभाव बेहद कम है, और सैद्धांतिक संचरण क्षमता ठोस-कोर फाइबर से 10 गुना से अधिक है। हालांकि, खोखले-कोर फाइबर की पीएमडी समस्या पूरी तरह से हल नहीं हुई है, और ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर अभी भी अल्पावधि में 1.6T बाजार पर हावी होगा।
प्रौद्योगिकी विकास दिशा
अल्ट्रा-हाई-स्पीड मॉड्यूलेशन: 200GBAUD BAUD दर और 128QAM को मिलाकर, एकल-लहर क्षमता 1.6T से अधिक हो सकती है, और ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर को ध्रुवीकरण विलुप्त होने के अनुपात (＞ 30db) में और सुधार करने की आवश्यकता है।
क्वांटम संचार: ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर की ध्रुवीकरण राज्य स्थिरता का उपयोग क्वांटम कुंजी वितरण के लिए किया जा सकता है, और भविष्य में इसे वैश्विक क्वांटम संचार नेटवर्क बनाने के लिए क्वांटम रिले तकनीक के साथ जोड़ा जा सकता है।
उपरोक्त तकनीकी पथ के माध्यम से, ध्रुवीकरण-रखरखाव फाइबर एक "ध्रुवीकरण राज्य संरक्षक" से "अल्ट्रा-हाई-स्पीड कम्युनिकेशन एनबलर" में अपग्रेड कर रहा है, जो 1.6T ईथरनेट की वाणिज्यिक तैनाती के लिए ठोस भौतिक परत समर्थन प्रदान करता है।
