Pengetahuan

Lebih sempit dari kebanyakan penjelasan yang disarankan. Serat yang-mempertahankan polarisasi (serat PM, atau PMF) tidak membekukan kondisi polarisasi apa pun yang Anda masukkan ke dalamnya. Ini mempertahankan apolarisasi linier yang diluncurkan sejajar dengan salah satu dari dua sumbu eigennya- sumbu lambat atau sumbu cepat. Dapatkan penyelarasan peluncuran yang benar dan status keluaran tetap stabil di seluruh pembengkokan, penanganan, dan suhu. Jika salah, serat membawa dua komponen yang saling bertabrakan, dan polarisasi keluarannya menyimpang seperti pada serat biasa.

Keterbatasan itulah yang menyebabkan serat PM menjadi bahan pembicaraan dalam optik kemasan bersama (CPO). Dalam desain CPO yang menempatkan laser di luar paket sakelar, serat antara modul laser dan mesin fotonik silikon harus menghantarkan cahaya dalam keadaan polarisasi stabil yang diketahui - karena coupler dan modulator yang menunggu di ujung hanya berfungsi dengan baik untuk salah satunya.

Polarisasi Apa yang Sebenarnya Dipertahankan-Mempertahankan Serat

Cahaya adalah gelombang elektromagnetik, dan orientasi medan listriknya adalah polarisasinya. Dalam serat mode tunggal-standar, dua mode polarisasi ortogonal bergerak dengan konstanta propagasi yang hampir sama. "Hampir" masalahnya: eliptisitas inti dari proses penarikan, tegangan sisa, pembengkokan, puntiran, tekanan samping, dan suhu semuanya menyebabkan birefringence dalam jumlah kecil dan tidak terkendali. Kebocoran daya terus menerus di antara kedua mode tersebut, sehingga polarisasi keluaran mengembara dan bergantung pada bagaimana kabel dirutekan pada hari itu. Mekanisme yang sama, pada skala waktu yang berbeda, muncul pada tautan-jarak jauh sebagaidispersi mode polarisasi.

Serat PM mengatasi masalah ini dengan membuat birefringence menjadi besar dan disengaja, bukannya kecil dan acak. Dua sumbu ortogonal ditentukan oleh desain, dengan perbedaan indeks bias biasanya berkisar beberapa kali 10^-4untuk telekomunikasi-serat PM dengan panjang gelombang. Sumbu dengan indeks lebih tinggi adalah sumbu lambat; yang lainnya adalah sumbu cepat. Karena kedua mode kini berjalan pada kecepatan fase yang sangat berbeda, gangguan eksternal tidak lagi memiliki kecocokan fase-yang cukup untuk mentransfer daya secara efisien di antara keduanya. Kopling ditekan, bukan dihilangkan.

Dua konsekuensi mengikuti, dan keduanya penting dalam praktiknya:

• Serat mempertahankan suatu keadaan hanya jika keadaan itu adalinier dan sejajar dengan sumbu eigen saat peluncuran. Memberi makan dalam cahaya elips melingkar atau sewenang-wenang dan serat PM tidak memberi Anda manfaat sama sekali.
• Karena kedua mode mengakumulasi perbedaan fasa, maka fasa relatif berulang pada jarak karakteristik yang disebutpanjang ketukan (L_B= λ/Δn), yang berada pada urutan beberapa milimeter pada 1550 nm untuk serat PANDA pada umumnya. Panjang ketukan yang pendek berarti birefringence yang kuat dan ketahanan yang lebih baik terhadap mode kopling.

Bagaimana Birefringence Dibangun

Ada lebih dari satu cara untuk membuat dua sumbu, dan PANDA adalah salah satu desain di antara beberapa desain, bukan nama kategori:

• PANDA- dua batang tegangan doping boron melingkar-di kedua sisi inti. Banyak digunakan, dan desainnya seperti yang digambarkan kebanyakan orang. Corning, yang menemukan dan mematenkan struktur PANDA, menawarkannya pada panjang gelombang dari sekitar 400 nm hingga 1550 nm.
• Dasi kupu-kupu-Daerah tegangan berbentuk - baji-, umumnya memberikan birefringence yang lebih tinggi dengan mengorbankan kompleksitas proses.
• Kelongsong tegangan elips- lapisan tegangan asimetris yang mengelilingi inti.
• Inti elips- geometri daripada stres-menginduksi birefringence.
• Kristal fotonik/berstruktur mikro- birefringence dari kisi lubang-udara asimetris.

Desain berbasis tegangan-bekerja melalui kontraksi termal diferensial: daerah yang diberi doping menyusut lebih banyak dibandingkan silika di sekitarnya saat serat mendingin setelah penarikan, dan tegangan anisotropik yang dihasilkan menghasilkan perbedaan indeks melalui efek fotoelastik.

Serat Mode Tunggal-Standar vs Serat PM

Perbedaan praktisnya terlihat pada pekerjaan perakitan dan bukan pada lembar data. Menyambungkan serat PM berarti memutar kedua serat sehingga daerah tegangannya sejajar sebelum busur menyala, dan alat penyambung fusi tanpa pencitraan pengenalan sumbu tidak dapat melakukannya dengan andal. Di luar kontributor biasakehilangan sambungan, Pekerjaan PM menambahkan istilah kesalahan sudut yang mengorbankan kemurnian polarisasi daripada daya. Beberapa latar belakang aktifmengontrol status polarisasi dalam serat mode tunggal-standaradalah konteks yang berguna untuk menjelaskan mengapa pendekatan alternatif lebih sulit dipertahankan.

Mengapa Desain-CPO Laser Eksternal Menggunakan Serat PM

CPO menggerakkan mesin optik dari pelat muka ke posisi tepat di samping sakelar ASIC, yang memperpendek-jalur listrik berkecepatan tinggi secara drastis. NVIDIA telah mempublikasikan angka kehilangan listrik sekitar 22 dB untuk jalur pluggable konvensional pada 200 Gb/s per saluran dibandingkan sekitar 4 dB ketika fiber terhubung langsung ke mesin yang dikemas bersama, dengan penurunan daya per-port yang sesuai.

Relokasi itu menimbulkan masalah laser. Laser adalah elemen yang paling tidak dapat diandalkan dalam tautan optik dan paling-sensitif terhadap suhu, dan menguburnya di dalam paket di samping sakelar ASIC yang menghamburkan ratusan watt bukanlah hal yang menarik. Alternatifnya adalah dengan menempatkan laser di-modul panel depan - bagian sasis yang paling keren dan paling mudah diservis - dan menyalurkan lampu ke dalamnya. OIF menstandardisasinya sebagai External Laser Small Form-Factor Pluggable (ELSFP), sebuah faktor bentuk-panel depan yang dapat dicolokkan dan memasok daya optik ke satu atau beberapa mesin optik melalui konektor-multi-serat buta di bagian belakang modul.

Di sinilah letak kesalahan pembingkaian asli: apa yang bergerak ke bawah serat itucahaya-gelombang terus menerus, bukan sinyal termodulasi, dan kehadirannya tidak berarti sistem menggunakan modulasi koheren. Mesin fotonik silikon NVIDIA menggunakan-modulator cincin mikro yang berjalan langsung-mendeteksi 200 Gb/s PAM4 per panjang gelombang - rezim yang berbeda sepenuhnya darioptik yang koheren, dengan fase{0}}osilator lokal dan pelacakan polarisasi bersifat intrinsik bagi penerima.

Alasan sebenarnya adalah sensitivitas polarisasi hilir di sirkuit terpadu fotonik:

• Skrup kisi, disukai karena jejaknya yang ringkas dan-kemampuan pengujian tingkat wafer, sangat selektif terhadap polarisasi-. Coupler kisi polarisasi-tunggal dirancang untuk satu status masukan dan menolak status ortogonal.
• Pemandu gelombang silikonmemiliki penampang-yang sangat asimetris, sehingga mode TE dan TM menghasilkan indeks efektif dan kerugian yang berbeda.
• Modulator-cincin mikro dan-Zehnderdirancang dan dibiaskan untuk satu polarisasi. Daya yang masuk dalam kondisi yang salah tidak termodulasi dengan benar; itu menjadi kerugian dan, dalam beberapa geometri, crosstalk.

Jadi penyimpangan polarisasi dalam umpan laser tidak membuat informasi menjadi tidak berguna. Hal ini menghasilkan penalti daya optik yang bervariasi secara perlahan pada coupler, menurunkan efisiensi modulasi, mengurangi amplitudo modulasi optik, dan kehilangan margin yang harus diserap oleh anggaran tautan - yang, pada ratusan tautan per sakelar, merupakan jenis variabilitas yang ditolak oleh perancang sistem variabilitas. Serat PM menghilangkan variabel.

Dimana PM Fiber Berada dalam Sistem CPO

Tidak semua serat dalam saklar CPO adalah serat PM. Jalur laser-eksternal yang umum berjalan:

1. Modul laser eksternal (ELSFP atau setara) di panel depan, menghasilkan cahaya CW
2. Harness serat PM atau pita PM membawa cahaya itu ke dalam, dengan orientasi sumbu dipertahankan melalui setiap konektor
3. Konektor PM atau bagian PM aunit susunan serat (FAU), menyelaraskan setiap inti serat dan porosnya ke pandu gelombang yang sesuai pada sirkuit terpadu fotonik
4. Mesin fotonik silikon, tempat cahaya CW dimodulasi
5. Output termodulasi tetap menyalaserat mode tunggal-standar, melalui FAU dan keluar ke konektor pelat muka

Materi CPO Corning yang dipublikasikan menjelaskan dengan tepat pengaturan ini: rakitan FAU yang berisi campuran-mode tunggal dan polarisasi-yang memelihara serat, dengan modul sumber laser yang dapat dicolokkan pada pelat muka yang dihubungkan ke PIC melalui serat PM. Perusahaan juga mencatat mengapa rakitan ini sulit - jumlah serat yang tinggi, populasi SM/PM yang beragam, integrasi mikro-optik, dan toleransi penyelarasan yang sangat ketat, semuanya dalam satu komponen. Siapa pun yang menentukankabel serat fotonik silikonberurusan dengan dua jenis serat berbeda dengan dua pekerjaan berbeda dalam rangkaian kabel yang sama.

Satu klaim yang sering diulang-ulang patut dikoreksi. Serat CPO FlexConnect Corning, yang diluncurkan pada OFC 2025, digambarkan oleh Corning sebagai serat-mode tunggal dan tangguh-tikungan, dioptimalkan untuk pengoperasian CPO-di dalam-kotak pendek. Hal ini tidak digambarkan sebagai serat PM, dan tidak digambarkan sebagai produk yang dikembangkan secara khusus untuk satu pelanggan. Corning memang memiliki hubungan ekosistem CPO dengan NVIDIA, dan Corning memang memasok serat PANDA PM - namun itu adalah tiga fakta terpisah dan menggabungkannya menjadi satu menghasilkan klaim yang tidak didukung oleh satupun.

Apakah PM Fiber Diperlukan di Setiap Arsitektur CPO?

Tidak. Pekerjaan pengemasan OIF membedakan antara mesin optik dengan laser terintegrasi dan desain yang mengandalkan sumber cahaya eksternal. Jika laser diikat atau dibalik-ke cetakan fotonik, tidak ada umpan laser eksternal dan karenanya tidak ada memanfaatkan PM - polarisasi ditetapkan oleh-geometri pada chip. Serat PM menjadi penting khususnya ketika cahaya harus menempuh jarak tertentu, melalui konektor, sebelum mencapai penggandeng sensitif-polarisasi.

Kedua pendekatan ini sedang dikembangkan di seluruh industri. Memperlakukan serat PM sebagai persyaratan mutlak CPO melebih-lebihkan hal ini; memperlakukannya sebagai persyaratanlaser-eksternalCPO akurat.

Spesifikasi Yang Menentukan Apakah Serat PM Cocok dengan CPO

"PM fiber" bukanlah produk tunggal. Serat kelas-giroskop dan serat kelas-CPO mungkin menggunakan struktur PANDA dan masih tidak cocok satu sama lain. Parameter yang memisahkannya:

• Panjang gelombang operasi- Serat PM dioptimalkan per pita (850, 980, 1310, 1550 nm, dan lainnya); menggunakannya jauh dari panjang gelombang desainnya akan menurunkan kinerja atenuasi dan polarisasi.
• Rasio kepunahan polarisasi (PER)- rasio daya pada sumbu yang diinginkan terhadap daya pada sumbu ortogonal, dalam dB. Ini adalah nomor-tingkat perakitan: serat, sambungan, konektor, dan pemasangan semuanya berkontribusi.
• h-parameter- crosstalk polarisasi per satuan panjang, gambaran intrinsik serat, tidak bergantung pada kualitas perakitan.
• Pukulan panjang- lebih pendek lebih baik untuk menolak gangguan.
• Toleransi penyelarasan sumbu- kesalahan dominan dalam praktiknya. Kekuatan digabungkan ke dalam skala sumbu yang salah sebagai dosa²θ, jadi PER dari misalignment saja kira-kira −20 log₁₀(tan θ): sekitar 35 dB pada 1 derajat, sekitar 26 dB pada 3 derajat, sekitar 21 dB pada 5 derajat. Hubungan itulah yang menyebabkan orientasi kunci konektor dan pengenalan sumbu splicer bukanlah opsional.
• Diameter kelongsong dan pelapis- di dalam-kotak pemanfaatan CPO sering kali menggunakan-serat pelapis yang dikurangi untuk mencapai kepadatan yang diperlukan.
• Radius tikungan minimum- perutean di dalam sasis sakelar ketat, dan tegangan yang disebabkan oleh tikungan-memengaruhi PER dan juga kerugian.
• Stabilitas suhu- birefringence berbasis stres-bergantung pada suhu-dan paket sakelar adalah lingkungan yang panas dan mengalami siklus termal.
• Toleransi pitch array dan kopling FAU- untuk rakitan susunan serat, bukan serat diskrit.

Kesimpulan praktis bagi siapa pun yang membandingkan kutipan di suatuportofolio serat optik: tanyakan yang mana yang ditentukan dan berapa tingkat keyakinannya, dan apakah nomor tersebut mengacu pada serat telanjang, kuncir, pita, atau rakitan yang terkoneksi sepenuhnya. Keempat benda tersebut memiliki harga yang sangat berbeda dan kinerja yang sangat berbeda.

Serat PM Sebelum CPO

Narasi yang menyatakan bahwa serat PM adalah{0}}bahan khusus militer sampai AI menemukannya terlalu rapi. Giroskop serat optik adalah-aplikasi yang sudah lama ada dan penting - mereka bergantung pada stabilitas polarisasi untuk menyelesaikan rotasi melalui efek Sagnac - tetapi katalog pabrikan telah mencantumkan aplikasi telekomunikasi, laser, dan penginderaan selama beberapa dekade. Serat PM telah digunakan dalam laser serat dan kuncir penguat, dalam modulator sensitif-, dalam komponen transceiver koheren seperti laser merdu dan penerima koheren terintegrasi, dalam sensor arus serat optik dan hidrofon, serta dalam optik kuantum dan laboratorium.

Yang berubah pada CPO adalah volume dan bentuk produk, bukan fisika. Permintaan beralih dari pigtail terpisah pendek ke rangkaian dan susunan-jumlah besar yang berorientasi tepat dan diproduksi pada skala-pusat data, yang merupakan tantangan manufaktur dan bukan penemuan material.

Apa yang Dikonfirmasi dan Apa yang Tidak

Dikonfirmasi dari sumber utama:

• OIF telah menerbitkan Perjanjian Implementasi ELSFP yang mendefinisikan faktor bentuk sumber laser eksternal-panel depan yang dapat dicolokkan untuk-sistem optik yang dikemas bersama, bersama dengan modul IA-yang dikemas bersama sebesar 3,2 Tb/s dan dokumen kerangka kerja pengemasan bersama.
• NVIDIA telah mengumumkan switch CPO Quantum-X InfiniBand Photonics dan Spectrum-X Ethernet Photonics, dengan ketersediaan komersial dinyatakan pada tahun 2026, dengan efisiensi daya sekitar 3,5x dan peningkatan ketahanan 10x.
• Corning secara terbuka menggambarkan rakitan CPO FAU yang mengandung campuran serat SM dan PM, dengan modul laser pelat muka yang dihubungkan ke PIC melalui serat PM.

Tidak dapat diverifikasi dari sumber primer publik, dan karena itu tidak ditegaskan di sini:angka yang sering beredar mengenai pangsa konsumsi serat PM global untuk giroskop pertahanan, harga per-meter untuk serat PM tingkat-kelas giroskop versus-tingkat CPO, dan klaim bahwa pemasok PM FAU tertentu telah menjual habis kapasitasnya untuk tahun berikutnya. Hal ini muncul dalam-komentar rantai pasokan tanpa nama laporan, tanggal, wilayah, atau dasar yang dinyatakan - panjang fiber, pendapatan, atau komponen rakitan. Rakitan PM tingkat-CPO memang memiliki keunggulan yang besar dibandingkan serat mode-tunggal komoditas, namun kualitas premium tersebut mencerminkan perakitan, konektorisasi, dan hasil yang berorientasi pada sumbu, bukan pada kacanya saja, dan satu angka per-meter bukanlah cara yang berarti untuk menyatakannya.

Jika Anda memerlukan nomor-nomor tersebut untuk kasus bisnis, dapatkan nomor tersebut dari laporan pasar yang disebutkan atau penawaran harga pemasok dengan spesifikasi, kuantitas, dan bentuk produk terlampir. Yang lainnya hanyalah rumor dengan titik desimal.

Ringkasan

• Serat PM mempertahankan polarisasi linier yang selaras dengan satu sumbu eigen; ia tidak menstabilkan negara-negara yang sewenang-wenang.
• Ia bekerja dengan membuat birefringence menjadi besar dan terkendali, menekan, bukan menghilangkan kopling antara dua mode polarisasi.
• PANDA adalah desain yang paling umum, bukan satu-satunya.
• CPO laser-eksternal menggunakan serat PM karena perangkai kisi fotonik silikon dan modulator peka terhadap polarisasi-, bukan karena sistemnya koheren - mesin NVIDIA saat ini menggunakan-deteksi langsung PAM4.
• Serat PM membawa cahaya CW masuk; data termodulasi keluar dari fiber-mode tunggal standar. Keduanya tinggal di harness FAU yang sama.
• PER, panjang denyut, toleransi penyelarasan sumbu, panjang gelombang dan stabilitas suhu menentukan apakah serat PM tertentu cocok untuk CPO. Struktur saja tidak bisa.
• Angka harga dan-pangsa pasar yang beredar untuk serat PM tidak memiliki sumber yang dapat dilacak dan tidak boleh digunakan dalam kasus bisnis tanpa sumber tersebut.