المعرفه

أضيق مما توحي به معظم التفسيرات. لا يؤدي الاستقطاب-الذي يحافظ على الألياف (ألياف PM، أو PMF) إلى تجميد حالة الاستقطاب التي تغذيها بها. ويحفظ أالاستقطاب الخطي الذي تم إطلاقه يتماشى مع أحد محوريه الذاتيين- المحور البطيء أو المحور السريع. احصل على محاذاة الإطلاق بشكل صحيح وتبقى حالة الإخراج مستقرة عبر الانحناء والتعامل ودرجة الحرارة. إذا أخطأنا في الفهم، فإن الألياف تحمل مكونين يتنافسان ضد بعضهما البعض، وينجرف استقطاب الخرج كثيرًا كما يحدث في الألياف العادية.

هذا القيد هو بالضبط السبب وراء تحول ألياف PM إلى نقطة نقاش في-البصريات المجمعة (CPO). في تصميمات CPO التي تضع الليزر خارج حزمة المحول، يجب أن تقوم الألياف الموجودة بين وحدة الليزر ومحرك الضوئيات السيليكوني بتوصيل الضوء في حالة استقطاب معروفة ومستقرة - لأن المقرنات والمعدلات المنتظرة في النهاية البعيدة تعمل بشكل صحيح لواحدة منها فقط.

ما الذي يحافظ عليه الاستقطاب-في الواقع من خلال الحفاظ على الألياف

الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية، واتجاه مجالها الكهربائي هو استقطابها. في الألياف ذات الوضع الفردي-القياسي، ينتقل وضعا استقطاب متعامدان بنفس ثابت الانتشار تقريبًا. "تقريبًا" هي المشكلة: الإهليلجية الأساسية من عملية السحب، والإجهاد المتبقي، والانحناء، والالتواء، والضغط الجانبي ودرجة الحرارة، كلها تؤدي إلى كميات صغيرة وغير قابلة للتحكم من الانكسار المزدوج. تتسرب الطاقة بشكل مستمر بين الوضعين، وبالتالي فإن استقطاب الخرج يتجول ويعتمد على كيفية توجيه الكابل في ذلك اليوم. هذه الآلية نفسها، على نطاق زمني مختلف، هي ما يظهر في روابط النقل -الطويلةتشتت وضع الاستقطاب.

تهاجم ألياف PM المشكلة عن طريق جعل الانكسار الثنائي كبيرًا ومتعمدًا بدلاً من أن يكون صغيرًا وعشوائيًا. تم تحديد محورين متعامدين حسب التصميم، مع وجود اختلاف في معامل الانكسار عادةً في نطاق عدة مرات 10^-4للاتصالات-ألياف PM ذات الطول الموجي. المحور ذو المؤشر الأعلى هو المحور البطيء؛ والآخر هو المحور السريع. نظرًا لأن الوضعين ينتقلان الآن بسرعات طور مختلفة بشكل ملحوظ، فإن الاضطرابات الخارجية لم تعد تحتوي على ما يكفي من مطابقة الطور- لنقل الطاقة بينهما بكفاءة. يتم قمع الاقتران، وليس القضاء عليه.

ويترتب على ذلك نتيجتان، وكلاهما مهم في الممارسة العملية:

• تحافظ الألياف على حالتها فقط إذا كانت تلك الحالة كذلكخطية ومحاذاة للمحور الذاتي عند الإطلاق. تتغذى بالضوء الدائري أو الإهليلجي التعسفي ولا تمنحك ألياف PM أي فائدة على الإطلاق.
• نظرًا لأن الوضعين يجمعان فرق الطور، فإن الطور النسبي يتكرر على مسافة مميزة تسمىطول الضرب (L_B= π/Δn)، وهو في حدود بضعة ملليمترات عند 1550 نانومتر لألياف PANDA النموذجية. طول النبضة القصيرة يعني انكسار مزدوج قوي ومقاومة أفضل لاقتران الوضع.

كيف يتم بناء الانكسار المزدوج

هناك أكثر من طريقة لإنشاء المحورين، ويعد PANDA تصميمًا واحدًا من بين عدة تصميمات وليس اسم فئة:

• الباندا- قضيبان ضغط بورون دائريان-مطعمان على جانبي القلب. تستخدم على نطاق واسع، والتصميم الذي يصوره معظم الناس. تقدم كورنينج، التي اخترعت بنية PANDA وحصلت على براءة اختراعها، أطوال موجية تتراوح من 400 نانومتر تقريبًا إلى 1550 نانومتر.
• ربطة عنق-مناطق الضغط على شكل - إسفيني-، مما يعطي بشكل عام انكسارًا مزدوجًا أعلى على حساب تعقيد العملية.
• الكسوة الإجهاد بيضاوي الشكل- طبقة ضغط غير متماثلة تحيط بالنواة.
• جوهر بيضاوي الشكل- انكسار ثنائي ناتج عن هندسي بدلاً من الإجهاد-.
• الكريستال الضوئي / ذو البنية المجهرية- انكسار مزدوج من شبكة ثقب الهواء غير المتماثلة-.

تعمل التصميمات القائمة على الإجهاد-من خلال الانكماش الحراري التفاضلي: تتقلص المناطق المعالجة أكثر من السيليكا المحيطة عندما تبرد الألياف بعد السحب، وينتج الإجهاد متباين الخواص الناتج فرق المؤشر من خلال تأثير المرونة الضوئية.

الألياف القياسية ذات الوضع الفردي-في مقابل الألياف PM

يظهر الفرق العملي في أعمال التجميع وليس في ورقة البيانات. ربط ألياف PM يعني تدوير كلا الألياف بحيث تصطف مناطق الضغط الخاصة بها قبل اشتعال القوس، ولا يمكن لأداة الربط الاندماجية بدون تصوير التعرف على المحور- القيام بذلك بشكل موثوق. ما وراء المساهمين المعتاد لفقدان لصقيضيف عمل PM مصطلح خطأ زاويًا يكلف نقاء الاستقطاب بدلاً من الطاقة. بعض الخلفية علىالتحكم في حالة الاستقطاب في الألياف ذات الوضع الفردي القياسي-.يعد سياقًا مفيدًا لسبب صعوبة الحفاظ على استقرار الأساليب البديلة.

لماذا تستخدم تصميمات الليزر CPO الخارجية-ألياف PM

يقوم CPO بنقل المحرك البصري من اللوحة الأمامية إلى موضع بجوار المفتاح ASIC مباشرةً، مما يؤدي إلى تقصير المسار الكهربائي عالي السرعة-بشكل كبير. نشرت NVIDIA أرقامًا تبلغ حوالي 22 ديسيبل من الخسارة الكهربائية لمسار تقليدي قابل للتوصيل بسرعة 200 جيجابت/ثانية لكل قناة مقابل حوالي 4 ديسيبل عندما تتصل الألياف مباشرة بمحرك مشترك-مع انخفاض مماثل في طاقة كل-منفذ.

هذا النقل يخلق مشكلة ليزر. يعد الليزر العنصر الأقل موثوقية في الوصلة الضوئية والأكثر حساسية-لدرجة الحرارة، كما أن دفنها داخل حزمة بجوار محول ASIC الذي يبدد مئات الواطات ليس أمرًا جذابًا. البديل هو وضع الليزر في وحدة اللوحة الأمامية - - وهي الجزء الأروع والأكثر قابلية للصيانة في الهيكل - وأنبوب الضوء إلى الداخل. قامت منظمة OIF بتوحيد هذا الأمر باعتباره عامل شكل ليزر خارجي صغير الحجم- قابل للتوصيل (ELSFP)، وهو عامل شكل قابل للتوصيل باللوحة الأمامية- يوفر الطاقة الضوئية لواحد أو أكثر من المحركات الضوئية من خلال موصل ألياف -mate multi{10}} أعمى في الجزء الخلفي من الوحدة.

هذه هي النقطة التي يخطئ فيها الإطار الأصلي: ما الذي ينتقل عبر تلك الأليافضوء موجي مستمر-، ليست إشارة معدلة، ووجودها لا يعني أن النظام يستخدم تعديلًا متماسكًا. تستخدم محركات الضوئيات السيليكونية من NVIDIA وحدات تعديل حلقة دقيقة - تعمل بشكل مباشر - لاكتشاف 200 جيجابت/ثانية PAM4 لكل طول موجي - نظام مختلف تمامًا عنالبصريات متماسكة، حيث يكون تتبع طور المذبذب المحلي والاستقطاب- أمرًا جوهريًا في جهاز الاستقبال.

السبب الحقيقي هو حساسية الاستقطاب في اتجاه مجرى النهر في الدائرة المتكاملة الضوئية:

• المقرنات صريف، المفضلة بسبب حجمها الصغير وقابلية اختبار مستوى الرقاقة-، فهي شديدة الاستقطاب-انتقائية. تم تصميم قارنة التوصيل الشبكية الاستقطابية -واحدة لحالة إدخال واحدة وترفض الحالة المتعامدة.
• أدلة موجة السيليكونتحتوي على مقاطع عرضية غير متماثلة بشدة-، لذا فإن وضعي TE وTM يشهدان مؤشرات فعالة مختلفة وخسائر مختلفة.
• حلقات ميكرو- ومعدلات Mach-Zehnderمصممة ومتحيزة لاستقطاب واحد. إن القوة التي تصل إلى الحالة الخاطئة لا يتم تعديلها بشكل صحيح؛ يصبح خسارة، وفي بعض الأشكال الهندسية، تداخلًا.

لذا فإن انحراف الاستقطاب في تغذية الليزر لا "يجعل المعلومات عديمة الفائدة". إنه ينتج عقوبة طاقة بصرية متفاوتة ببطء في قارنة التوصيل، وكفاءة تعديل متدهورة، وانخفاض سعة التعديل البصري، وخسارة الهامش التي يجب أن تمتصها ميزانية الارتباط -، وهو بالضبط نوع نظام التباين الذي يرفض مصممو النظام قبوله عند مئات الارتباطات لكل محول. ألياف PM تزيل المتغير.

حيث تتواجد ألياف PM في نظام CPO

ليست كل الألياف الموجودة في مفتاح CPO عبارة عن ألياف PM. يعمل مسار الليزر-الخارجي النموذجي:

1. وحدة ليزر خارجية (ELSFP أو ما يعادلها) في اللوحة الأمامية، تولد ضوء CW
2. يحمل حزام الألياف PM أو شريط PM هذا الضوء إلى الداخل، مع الحفاظ على اتجاه المحور من خلال كل موصل
3. موصل PM أو قسم PM من أوحدة صفيف الألياف (FAU)، محاذاة كل نواة من الألياف ومحورها مع الدليل الموجي المقابل في الدائرة المتكاملة الضوئية
4. محرك السيليكون الضوئي، حيث يتم تعديل ضوء CW
5. الإخراج المعدل يترك علىألياف أحادية الوضع -قياسية، من خلال FAU وخارجًا إلى موصلات اللوحة الأمامية

تصف مادة CPO المنشورة من كورنينج هذا الترتيب بالضبط: مجموعات FAU تحتوي على -وضع واستقطاب مختلط -ألياف تحافظ على وحدات مصدر الليزر القابلة للتوصيل في اللوحة الأمامية المتصلة بصور PIC بواسطة ألياف PM. تشير الشركة أيضًا إلى سبب صعوبة هذه التجميعات - في عدد الألياف العالية، ومجموعات SM/PM المختلطة، والتكامل البصري الدقيق-، وتفاوتات المحاذاة الضيقة جدًا، كل ذلك في مكون واحد. أي شخص يحددكابلات ألياف السيليكون الضوئيةيتعامل مع نوعين مختلفين من الألياف مع وظيفتين مختلفتين في نفس الحزام.

هناك مطالبة متكررة بشكل متكرر تستحق التصحيح. تم وصف ألياف CPO FlexConnect من Corning، التي تم إطلاقها في OFC 2025، بواسطة Corning بأنها -وضع فردي ومرنة-، ومُحسّنة للتشغيل القصير داخل-الصندوق-CPO. لا يوصف بأنه ألياف PM، ولا يوصف بأنه منتج تم تطويره خصيصًا لعميل واحد. لدى شركة Corning علاقة نظام بيئي CPO مع NVIDIA، وتقوم شركة Corning بتزويد ألياف PANDA PM - ولكن هذه ثلاث حقائق منفصلة ودمجها في واحدة ينتج عنها ادعاء لا يدعمه أي منها.

هل ألياف PM مطلوبة في كل بنية CPO؟

لا. تميز أعمال التعبئة والتغليف المشتركة في OIF بين المحركات الضوئية المزودة بأشعة ليزر مدمجة والتصميمات التي تعتمد على مصدر ضوء خارجي. عندما يتم ربط الليزر أو قلبه- وتقطيعه على القالب الفوتوني، لا توجد تغذية ليزر خارجية وبالتالي لا يوجد حزام PM - يتم تثبيت الاستقطاب بواسطة هندسة الشريحة -. تصبح ألياف PM ضرورية على وجه التحديد عندما يتعين على الضوء السفر لمسافة ما، عبر الموصلات، قبل الوصول إلى قارنة التوصيل الحساسة -للاستقطاب.

كلا النهجين قيد التطوير في جميع أنحاء الصناعة. إن معاملة ألياف PM كمطلب مطلق لـ CPO يبالغ في تقدير الحالة؛ التعامل معها كشرطليزر خارجي-.CPO دقيق.

المواصفات التي تقرر ما إذا كانت ألياف PM تناسب CPO أم لا

"ألياف PM" ليست منتجًا واحدًا. قد يستخدم كل من ألياف درجة الجيروسكوب- وألياف درجة CPO- بنية PANDA ولا يزالان بديلين غير مناسبين لبعضهما البعض. المعلمات التي تفصل بينهما:

• الطول الموجي التشغيلي- تم تحسين ألياف PM لكل نطاق (850، 980، 1310، 1550 نانومتر وغيرها)؛ استخدامه بعيدًا عن الطول الموجي التصميمي يؤدي إلى تدهور أداء التوهين والاستقطاب.
• نسبة انقراض الاستقطاب (PER)- نسبة القدرة في المحور المقصود إلى القدرة في المحور المتعامد، بالديسيبل. هذا رقم مستوى التجميع-: تساهم كل من الألياف والوصلات والموصلات والتركيب.
• ح-المعلمة- استقطاب الحديث المتبادل لكل وحدة طول، وهو رقم الجدارة الجوهري للألياف، بغض النظر عن جودة التجميع.
• طول الضرب- الأقصر هو الأفضل لمقاومة الاضطراب.
• التسامح محاذاة المحور- الخطأ السائد في الممارسة العملية. القوة المقترنة بالمحور الخطأ تعتبر خطيئة²θ، لذا فإن PER من المحاذاة الخاطئة وحدها تبلغ تقريبًا −20 log₁₀(tan θ): حوالي 35 ديسيبل عند 1 درجة، حوالي 26 ديسيبل عند 3 درجات، حوالي 21 ديسيبل عند 5 درجات. هذه العلاقة هي السبب في أن اتجاه مفتاح الموصل والتعرف على محور الربط ليسا اختياريين.
• الكسوة وطلاء القطر- داخل-الصندوق-غالبًا ما تستخدم أحزمة CPO ألياف طلاء مخفضة للوصول إلى الكثافة المطلوبة.
• الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء- يكون التوجيه داخل هيكل المحول محكمًا، ويؤثر الضغط الناجم عن الانحناء- على PER بالإضافة إلى الخسارة.
• استقرار درجة الحرارة- يعتمد الانكسار المزدوج القائم على الإجهاد- على درجة الحرارة-، وحزمة المحولات عبارة عن بيئة ساخنة تدور دوريًا حراريًا.
• درجة الصفيف وتسامح اقتران FAU- لتجميعات مصفوفة الألياف بدلاً من الألياف المنفصلة.

الوجبات الجاهزة العملية لأي شخص يقارن عروض الأسعار عبرمحفظة الألياف الضوئية: اسأل أيًا منها تم تحديده وبأي مستوى من الثقة، وما إذا كان الرقم يشير إلى ألياف عارية، أو ضفيرة، أو شريط، أو مجموعة موصلة بالكامل. هذه الأشياء الأربعة لها أسعار مختلفة جدًا وأداء مختلف جدًا.

PM الألياف قبل CPO

القصة التي تقول إن ألياف PM كانت مادة عسكرية-فقط حتى اكتشف الذكاء الاصطناعي أنها مرتبة للغاية. تعد جيروسكوبات الألياف الضوئية -تطبيقًا مهمًا وطويل الأمد - فهي تعتمد على استقرار الاستقطاب لحل التدوير عبر تأثير ساجناك - ولكن كتالوجات الشركات المصنعة أدرجت تطبيقات الاتصالات والليزر والاستشعار لعقود من الزمن. تم استخدام ألياف PM في ليزرات الألياف وضفائر مكبر الصوت، وفي المعدِّلات الحساسة للاستقطاب-، وفي مكونات جهاز الإرسال والاستقبال المتماسكة مثل أجهزة الليزر القابلة للضبط وأجهزة الاستقبال المتماسكة المتكاملة، وفي أجهزة استشعار تيار الألياف الضوئية والهيدروفونات، وفي البصريات الكمومية والمختبرية.

ما تغير في CPO هو الحجم وشكل المنتج، وليس الفيزياء. لقد تحول الطلب من الضفائر القصيرة المنفصلة إلى العدد الكبير-من الأدوات والمصفوفات الموجهة بدقة والتي يتم إنتاجها على نطاق مركزي للبيانات-، وهو ما يمثل تحديًا للتصنيع وليس اكتشافًا للمواد.

ما هو مؤكد وما لا

مؤكد من المصادر الأولية:

• نشرت منظمة OIF اتفاقية تنفيذ ELSFP تحدد عامل شكل مصدر ليزر خارجي-للوحة الأمامية القابلة للتوصيل للأنظمة الضوئية المجمعة-المشتركة، إلى جانب وحدة IA-وحدة مجمعة مشتركة بقدرة 3.2 تيرابايت ووثيقة إطار عمل التغليف المشترك-.
• أعلنت NVIDIA عن محولات Quantum-X InfiniBand Photonics وSpectrum-X Ethernet Photonics CPO، مع الإعلان عن توفرها تجاريًا في عام 2026، مع الإشارة إلى كفاءة الطاقة بمقدار 3.5x تقريبًا وتحسينات المرونة بمقدار 10x.
• وصف كورنينج علنًا مجموعات CPO FAU التي تحتوي على ألياف SM وPM مختلطة، مع وحدات ليزر للوحة الواجهة متصلة بـ PICs بواسطة ألياف PM.

لا يمكن التحقق منها من المصادر الأولية العامة، وبالتالي لم يتم التأكيد عليها هنا:الأرقام المتداولة بشكل متكرر لحصة الاستهلاك العالمي من ألياف PM التي تذهب إلى الجيروسكوبات الدفاعية، وأسعار المتر الواحد لجيروسكوب-درجة مقابل ألياف PM من درجة CPO-، والادعاءات بأن موردي PM FAU المحددين قد باعوا السعة للعام التالي. تظهر هذه في تعليق سلسلة التوريد-بدون تقارير مسماة أو تواريخ أو مناطق أو أساس محدد - طول الألياف العارية أو الإيرادات أو المكونات المجمعة. يتطلب تجميع PM من فئة CPO-علاوة كبيرة على الألياف ذات الوضع الفردي-للسلعة، لكن العلاوة تعكس التجميع الموجه للمحور-والتوصيل والإنتاج، وليس الزجاج وحده، كما أن الرقم الفردي لكل-ليس طريقة ذات معنى للتعبير عنه.

إذا كنت بحاجة إلى هذه الأرقام لحالة عمل، فاحصل عليها من تقرير السوق المحدد أو عرض أسعار المورد مع المواصفات والكمية ونموذج المنتج المرفق. وأي شيء آخر هو إشاعة بعلامة عشرية.

ملخص

• تحافظ ألياف PM على الاستقطاب الخطي المحاذي لمحور ذاتي واحد؛ فهو لا يعمل على استقرار الدول التعسفية.
• إنه يعمل عن طريق جعل الانكسار المزدوج كبيرًا ومتحكمًا فيه، مما يؤدي إلى قمع الاقتران بين وضعي الاستقطاب بدلاً من القضاء عليه.
• PANDA هو التصميم الأكثر شيوعًا، وليس الوحيد.
• يستخدم ليزر CPO الخارجي- ألياف PM لأن قارنات الشبكة الضوئية السيليكونية والمعدلات حساسة للاستقطاب-، وليس لأن الأنظمة متماسكة - تستخدم محركات NVIDIA الحالية -كشفًا مباشرًا عن PAM4.
• ألياف PM تحمل ضوء CW للداخل؛ تغادر البيانات المعدلة على الألياف ذات الوضع الفردي القياسي-. كلاهما يعيش في نفس حزام FAU.
• PER، طول الضربة، تحمل محاذاة المحور، الطول الموجي واستقرار درجة الحرارة تحدد ما إذا كانت ألياف PM معينة مناسبة لـ CPO. الهيكل وحده لا.
• تفتقر أرقام الأسعار المتداولة وحصص السوق-لألياف PM إلى مصادر يمكن تتبعها ويجب عدم استخدامها في دراسة جدوى بدون مصدر.