Polarisasjonsvedlikeholdende fiber har en presis jobb i koherente optiske systemer: den stabiliserer utvalgte optiske baner som må levere en kjent lineær polarisering til en polarisasjonsfølsom komponent.
Det er normalt ikke fiberen som brukes mellom 100G, 400G eller 800G koherente transceivere. Overføringslinjen er vanligvis standard enkeltmodusfiber, mens PM-fiber vises inne i en sender, mottaker, optisk motor, fotonisk pakke eller testoppsett. Den nøyaktige mengden PM-fiber avhenger av hvor mye polarisasjonshåndtering som er implementert med diskrete komponenter og hvor mye som er integrert på en fotonisk brikke.
Denne veiledningen forklarer hvor PM-fiber passer, hvorfor den er forskjellig fra polarisasjonsdelingsmultipleksing og polarisasjonsmodusspredning, og hva ingeniører bør spesifisere når de henter PM-pigtails, patch-ledninger, koplere eller fiberarrayer for koherent optikk. Lesere som trenger en bredere introduksjon kan begynne med nettstedets guide tilgrunnleggende polarisasjonsvedlikeholdende fiber.
Rask svar: Hvor brukes PM-fiber?
PM-fiber anses vanligvis for disse polarisasjonsfølsomme banene:
- En laser med smal linjebredde koblet til en ekstern IQ-modulator
- En lokaloscillatorlaser koblet til en koherent optisk hybrid
- Diskrete PM splittere, koblere, isolatorer, forsterkere og kombinatorer
- En PM-fibermatrise koblet til en polarisasjonsfølsom fotonisk integrert krets
- Laboratorie- og produksjonstestbaner som trenger repeterbar polarisasjonsjustering
Det eksterne linjegrensesnittet er annerledes. En koherent mottaker er designet for å akseptere en inngang hvis polarisasjonstilstand endres under overføring. Den skiller to ortogonale komponenter og bruker digital signalbehandling for å rekonstruere de overførte datastrømmene.
PM-fiber, PDM, PMD og polarisasjonsmangfold
| Periode | Hva den beskriver | Hva det ikke betyr |
|---|---|---|
| Polarisasjonsvedlikeholdende fiber | En dobbeltbrytende spesialfiber som reduserer koblingen mellom to hovedpolarisasjonsmoduser når lys sendes langs én akse | Den konverterer ikke vilkårlig inngangslys til en ren polarisasjonstilstand |
| Polarisasjonsdelingsmultipleksing | To ortogonale polarisasjonstilstander som bærer uavhengige symbolstrømmer | Det krever ikke to separate PM-linjefibre |
| Spredning av polarisasjonsmodus | Differensiell forsinkelse mellom polarisasjonsmoduser i overføringsbanen | Det elimineres ikke bare ved å legge til en kort PM-jumper |
| Polarisering-mangfold mottak | En optisk og digital mottakerarkitektur som gjenoppretter begge polarisasjonskomponentene | Det krever ikke at det innkommende linjesignalet forblir på linje med en fast fysisk akse |
Hva PM Fiber faktisk bevarer
PM-fiber inneholder bevisst introdusert dobbeltbrytning. Når lineært polarisert lys kobles nøyaktig til den raske eller langsomme aksen, endres faseforholdet mellom de to hovedmodusene raskt nok til å redusere uønsket moduskobling forårsaket av moderat miljøforstyrrelse.
Det praktiske resultatet er en mer stabil polarisasjonsorientering på slutten av en kontrollert PM-bane. Ytelsen avhenger fortsatt av lanseringsjustering, koblingsnøkler, skjøter, bøying, temperatur og hver mellomliggende komponent.
PM-fiber må heller ikke forveksles med et polariserende element. ENmekanisk polarisatorer ment å favorisere én polarisering, mens PM-fiber er ment å bevare et allerede definert polarisasjonsforhold.
Hvorfor PDM-signaler kan reise gjennom standard SMF
En polarisasjonsmultiplekset koherent sender lanserer uavhengige data på to ortogonale optiske felt. Når signalet kommer inn i linjen, endrer mekanisk stress, temperatur, bøyninger, skjøter og nettverkselementer polarisasjonstilstanden.
Mottakeren forventer ikke at de originale X- og Y-aksene kommer uendret. En frontend med polarisasjonsdiversitet produserer elektriske observasjoner av begge komponentene, og en digital equalizer med flere innganger og flere utganger estimerer og reverserer miksingen. Denne arkitekturen er definert i OIF-enedual-polarization koherent mottaker avtale.
Hvor PM Fiber passer i en koherent sender
Laser-til-modulator levering
En ekstern IQ-modulator samhandler normalt med en spesifikk bølgelederpolarisering. Hvis inngangspolarisasjonen roterer, kan den koblede kraften og modulasjonsresponsen endres. En PM pigtail ellerPM patch ledning monteringkan gi et stabilt laser-til-modulator-grensesnitt når kilden, kontakten og modulatoren bruker samme aksekonvensjon.
Lav ryggrefleksjon kan også ha betydning rundt en laser med smal linjebredde. Der komponentgrensesnittene er kompatible,PM FC/APC patchkablerer ett alternativ for vinkelpolerte forbindelser. Bare-fiber- eller chip-koblingsgrensesnitt kan i stedet kreve en tilpasset pigtail eller enAR-belagt PM-montasje. Riktig grensesnitt må komme fra laser- og modulatorspesifikasjonene i stedet for en generisk preferanse for APC.
Generering av et koherent signal med dobbel polarisasjon
I en diskret sender kan bærelys deles inn i to modulatorbaner. De modulerte optiske feltene er kombinert med et 90-graders polarisasjonsforhold for å danne et dobbeltpolariseringssignal. OIFpolarisasjonsmultiplekset kvadratursenderavtalegir en bransjereferanse for integrerte PMQ-senderfunksjoner.
PM-fibre og PM-passive komponenter kan være nyttige mellom diskrete enheter, men bare når hele kjeden opprettholder et kontrollert akseforhold. En standard splitter eller tilfeldig orientert skjøt satt inn i den kjeden kan avslutte den kontrollerte PM-seksjonen selv om de omkringliggende fibrene er PM-klassifisert.
Der en diskret optisk bane krever deling samtidig som polarisering bevares, er en matchetPM filterkoblingkan vurderes. Dens bølgelengde, aksekonvensjon, innsettingstap, overskytende tap og pakkeoppførsel må fortsatt samsvare med den faktiske utformingen.
PM Fiber Arrays og Photonic Chips
En PM-fibermatrise kan levere flere justerte optiske kanaler til en fotonisk integrert krets. Monteringen må kontrollere mer enn fiberantall og pitch. Viktige grensesnitt inkluderer:
- Hurtig- eller langsom akseorientering i forhold til brikkens polarisasjonsfølsomme modus
- Vinkeljustering på tvers av alle fibre
- Modusfeltkompatibilitet med kant- eller gitterkoblinger
- Kanal-til-kanal innsetting-tap ensartethet
- Mekanisk stabilitet under feste og temperatursykling
Høyere integrasjon øker ikke automatisk antallet eksterne PM-fibre. On-chip splittere, rotatorer, kombinatorer, modulatorer og hybrider kan forkorte eller fjerne diskrete PM-seksjoner.
Hvor PM Fiber passer i en sammenhengende mottaker
Den lokale oscillatorbanen
En koherent mottaker blander det innkommende signalet med en lokaloscillator, eller LO, laser. I en diskret implementering kan LO-banen bruke PM-fiber når det optiske hybrid- eller brikkegrensesnittet forventer en definert polarisering.
Årsaken er lokal for mottakerpakken. LO må belyse de tiltenkte optiske modusene konsekvent; den trenger ikke å bevare polarisasjonstilstanden til den eksterne senderen over nettverket.
Polarisering-mangfoldsmottak
Linjeinngangen er separert i to ortogonale komponenter og blandet med LO i koherente optiske hybrider. Fotodioder, transimpedansforsterkere, analog-til-digital-omformere og den koherente DSP produserer og behandler deretter de elektriske observasjonene som kreves for å gjenopprette dataene.
Integrerte produkter kan kombinere sender- og mottakeroptiske funksjoner i én pakke. OIFIC-TROSA implementeringsavtaleillustrerer denne bevegelsen mot integrerte koherente sende-mottaker optiske underenheter. Etter hvert som integrasjonen øker, kan en ekstern PM-jumper bli en kort intern pigtail, et fiber-array-grensesnitt eller en on-chip polarisasjonsfunksjon.
Hvorfor overføringslinjen bruker standard single-mode fiber
Telekomlinjesystemer er bygget rundt standardiserte enkeltmodusfiber med lavt tap, inkludert fiber preget avITU-T G.652. Eksisterende metro-, regionale og langdistanseruter, forsterkere, ROADMer, overvåkingsutstyr, skjøtepraksis og reparasjonsprosedyrer er designet rundt disse linjefibrene.
Å opprettholde én mekanisk PM-akse gjennom et installert transportnettverk vil legge til begrensninger for kobling, spleising, orientering og reparasjon uten å fjerne behovet for en sammenhengende mottaker. Systemet forventer allerede polarisasjonsrotasjon og en spesifisert mengde polarisasjonsrelatert svekkelse.
FOCC-erOS2 single-mode patch ledning rekkevidderepresenterer typen standard enkeltmodustilkobling som brukes utenfor polarisasjonskontrollerte komponentbaner. En PM-styrt strekning bør derfor ha en tydelig begynnelse og slutt; å sette inn én kort PM-kabel mellom vanlige SMF-seksjoner gjør ikke at linjen polarisasjonsvedlikeholdes.
PM Fiber ved 100G, 400G og 800G
| Systemgenerering | Sammenhengende linjearkitektur | Mulige PM-fiberplasseringer | Hovedarkitekturavhengighet |
|---|---|---|---|
| 100G sammenhengende | Vanligvis dobbelpolarisering QPSK i etablerte sammenhengende transportdesign | Laser-til-modulator-bane, diskret PM passiv kjede, LO-levering | Eksterne kontra integrerte sender- og mottakerkomponenter |
| 400ZR | Enkeltbærer koherent 400G-grensesnitt ved bruk av dobbelpolarisasjonsmodulasjon og koherent DSP | Laser eller ekstern kildegrensesnitt, intern optisk underenhet, PM-fiberarray der det er nødvendig | Silisiumfotonikk, InP, ekstern laser og pakkedesign |
| 800ZR | Enkeltbølgelengde 800G koherent linjegrensesnitt for definerte punkt-til-punkt-applikasjoner | Arkitekturavhengig laser/PIC-kobling og interne polarisasjonsfølsomme baner | Symbolhastighet, optisk integrasjon, termisk design og koblingsarkitektur |
| Over 800G | Kan bruke høyere symbolhastigheter, parallellmotorer, flere operatører eller ytterligere integrasjon | PM pigtails eller arrays bare der polarisasjonsfølsomme grensesnitt forblir utenfor brikken | Produktspesifikk optisk-motorarkitektur |
100G sammenhengende systemer
100G koherente systemer etablerte praktisk dobbelpolarisasjonsoverføring med koherent deteksjon og digital utjevning. En diskret design kan avdekke flere PM-kontrollerte baner, mens en mer integrert design plasserer polarisasjonsmultipleksfunksjonene inne i én optisk enhet.
Det viktige tekniske spørsmålet er ikke om etiketten sier "100G." Det er om den valgte laser-, modulator-, splitter-, kombinerings- og mottakerpakken eksponerer fiberkoblede polarisasjonsfølsomme grensesnitt.
400ZR
Den nåværendeOIF 400ZR implementeringsavtaledefinerer et digitalt sammenhengende 400G linjegrensesnitt for spesifiserte applikasjoner. Det standardiserer det eksterne sammenhengende grensesnittet, men det krever ikke at hver leverandør bruker samme interne PM-fiberoppsett.
En modul kan bruke en integrert silisium-fotonisk eller InP-optisk underenhet, en ekstern laserkilde, en kort PM-pigtail eller et fiber-array-grensesnitt. Kravene til PM-komponenter må derfor hentes fra den faktiske optiske motordesignen.
800ZR og motorer med høyere kapasitet
DeOIF 800ZR implementeringsavtaledefinerer et enkelt-bølgelengde 800G koherent linjegrensesnitt for spesifiserte enkeltspenns DWDM-applikasjoner. Som med 400ZR, foreskriver ikke linjestandarden ett universelt internt fiberarrangement.
Ved 800G og utover blir koblingstap, laserlinjebredde, RF-båndbredde, termisk stabilitet, monteringstoleranse og kanaluniformitet stadig viktigere. PM-fiberarrayer kan være nyttige i noen eksterne laser- eller parallellkoblingsdesign, mens svært integrerte pakker kan eksponere lite eller ingen diskret PM-fiber.
Diskrete og integrerte optiske motorer
| Arkitektur | Typisk polarisasjonshåndtering | PM komponent implikasjon |
|---|---|---|
| Diskret laser og ekstern modulator | Fiberkoblede baner forbinder separate optiske komponenter | Mer sannsynlig å kreve PM-pigtails, PM-splittere, aksekontrollerte koblinger og PM-skjøter |
| Integrert sender eller mottaker PIC | Flere polarisasjonsfunksjoner flyttes til en fotonisk brikke | PM-fiber kan forbli ved laser/PIC- eller LO/PIC-grensesnittet |
| IC-TROSA eller høyintegrert koherent optisk underenhet | Sende og motta optiske funksjoner deler én pakke | Eksterne PM-seksjoner kan forkortes, skjules inne i pakken eller erstattes av on-chip-funksjoner |
| Laboratoriebrødbrett | Diskrete komponenter er med vilje tilgjengelige | PM-jumpere, kontrollere, koblere og måleutstyr brukes ofte for repeterbarhet |
Denne sammenligningen er en arkitekturguide, ikke en erklæring om at alle produkter med én datahastighet bruker samme komponentoppsett.
Hvordan spesifisere PM-komponenter for koherent optikk
Definer den kontrollerte banen først
Oppgi kilden, destinasjonen og formålet med PM-delen. For eksempel:
Kilde:laserutgang med smal linjebredde
Destinasjon:polarisasjonsfølsom modulatorinngang
Hensikt:opprettholde den nødvendige lineære polarisasjonen og kontakt-akse-forholdet over hele sammenstillingen
Denne beskrivelsen er mer nyttig enn å be om "en høy-PER PM-kabel" uten å identifisere de tilkoblede enhetene.
Bruk en mal for innkjøpsspesifikasjoner
| Spesifikasjonsfelt | Hva skal oppgis | Hvorfor det betyr noe |
|---|---|---|
| Driftsbølgelengde | Den faktiske laseren eller testbølgelengden og brukbart område | Bestemmer enkeltmodusoppførsel, MFD, belegg og komponentkompatibilitet |
| PM fiber design | PANDA, Bow-Tie, eller nøyaktig godkjent fiber | Kontrollerer dobbeltbrytning, håndtering og skjøteprosesser |
| Mode-felt diameter | Nødvendig verdi eller kompatibilitet med den tilkoblede enheten | Reduserer kobling og skjøtefeil |
| Polariseringskrav | Systemnivå PER og nødvendig testmetode | Hindrer sammenligning av resultater målt under forskjellige forhold |
| Aksekonvensjon | Rask eller langsom akse i forhold til kontaktnøkkelen eller pakkens datum | Forhindrer mekanisk korrekte, men optisk roterte koblinger |
| Vinkeltoleranse | Tillatt nøkkel-til-akse- eller fiber-til-brikke-justeringsfeil | Kontrollerer polarisasjonslekkasje |
| Innsetting og returtap | Grenser for hele sammenstillingen under de angitte grensesnittene | Beskytter optisk kraft og laserstabilitet |
| Avslutning | Koblingstype, polering, pigtail, bare fiber, array-pitch eller belegg | Sikrer mekanisk og optisk kompatibilitet |
| Miljø | Krav til temperatur, bøyning, belastning, jakke og pakke | Bevarer ytelsen i den virkelige monteringen |
| Verifikasjonspost | Nødvendig rapport, aksebilde, PER resultat, IL/RL resultat og seriell sporbarhet | Gjør innkommende inspeksjon repeterbar |
En fullstendig sammenligning av fiberstrukturer er tilgjengelig på nettstedetPANDA vs Bow-Tie fiberguide. Riktig design bør velges fra enhets- og monteringskrav i stedet for fra strukturnavnet alene.
Spesifiser PER med testbetingelsene
Polarisasjonsutryddelsesforhold er meningsfullt bare når testoppsettet er definert. Ta opp minst:
- Test bølgelengde og kildepolarisering
- Fiber eller monteringslengde
- Kontakt og adapter tilstand
- Akse-lanseringsmetode
- Bend og festetilstand
- Temperatur eller miljøtilstand
- Enten resultatet er bare fiber, komponentnivå eller ende-til-ende
A polarisasjonsutryddelsesforholdstesterkan støtte komponent- og kabelverifisering når metoden og bølgelengden samsvarer med kravet. Multifiber- eller array-sammenstillinger kan kreve dedikerteMT-FA PER testingså kanaljustering og enhetlighet vurderes konsekvent.
Kontrollkoblingsnøkling og skjøtejustering
Kjøpstegningen skal definere hvilken PM-akse som justeres med kontaktnøkkelen eller pakkens datum. Det bør også angi om begge ender bruker samme orientering eller om en bevisst 90-graders rotasjon er nødvendig.
PM-fusjonsspleising må justere hovedaksene så vel som kjernene. En skjøt med lavt tap kan fortsatt gi dårlig polarisasjonsytelse. Generelle forberedelses- og oppsigelsesprinsipper er dekket i nettstedets artikkel omfiberskjøting og terminering, men PM-sammenstillinger krever ekstra akseobservasjon og verifisering.
Gjennomgå hele PM-kjeden
Hvert element mellom den polariserte kilden og den polarisasjonsfølsomme destinasjonen påvirker resultatet. Gjennomgangen bør inneholde:
- Laser pigtail
- Kontakt- og adapterorientering
- PM-kobling eller splitter
- Skjøter
- Isolator eller forsterker
- Fiber-array justering
- Modulator eller PIC-inngangsakse
FOCC-erpolarisasjonsvedlikeholdende produktspekterinkluderer sammenstillinger og testutstyr for ulike deler av denne kjeden. Komponenter bør velges som én optisk bane i stedet for som urelaterte katalogelementer.
Konseptuell Koherent Optisk Path
- En laser med smal linjebredde produserer den optiske bæreren.
- En PM-kontrollert bane leverer bæreren til et polarisasjonsfølsomt sendergrensesnitt.
- Senderen lager uavhengige optiske data om to ortogonale polarisasjonstilstander.
- Dual-polarisasjonssignalet går inn i standard single-mode linjefiber.
- Dens polarisasjonstilstand endres og blandes når den beveger seg gjennom nettverket.
- En mottaker for polarisasjonsdiversitet observerer to ortogonale komponenter.
- En lokal oscillator når mottakerhybriden gjennom en arkitekturavhengig intern bane som kan bruke PM-fiber.
- Fotodetektorer og analog elektronikk produserer de elektriske signalene.
- Analog-til-digital-omformere sampler signalene.
- MIMO DSP gjenoppretter de overførte polarisasjonsstrømmene og kompenserer støttede linjeforringelser.
Dette er en konseptuell arkitektur. En ekte modul kan kombinere flere trinn på én brikke eller inne i én optisk underenhet.
PER feilsøkingsarbeidsflyt
Når innsettingstap er akseptabelt, men PER er under kravet, undersøk i denne rekkefølgen:
- Bekreft lanseringen.Bekreft at kilden er lineært polarisert og justert til den tiltenkte PM-aksen.
- Sjekk koblingsnøkkelen.Sammenlign den faktiske nøkkel-til-akse-orienteringen med tegningen i begge ender.
- Inspiser adaptere og sammenkoblingsgrensesnitt.Bekreft at ingen unøkkel eller feilorientert grensesnitt er introdusert.
- Gå gjennom hver skjøt.En skjøt kan ha lavt tap og fortsatt inneholde uakseptabel vinkelaksefeil.
- Identifiser ikke-PM-komponenter.En standard splitter, kobling, pigtail eller fiberseksjon kan avslutte den kontrollerte polarisasjonsbanen.
- Fjern utilsiktet stress.Slapp av i tette bøyninger, kabelbånd, klemmer, vridninger og belastning i nærheten av støvler eller pakker.
- Gjenta testen under de angitte forholdene.Bruk nødvendig bølgelengde, armatur, temperatur og målemetode.
Laboratoriekarakterisering kan også bruke enpolarisasjonskontrollerfor å undersøke følsomhet eller etablere en repeterbar inngangstilstand, men en kontroller er ikke en erstatning for en korrekt utformet PM-sammenstilling. FOCC er bredereLøsninger for testing av PM-enheterkan gjennomgås når en ende-til-ende måleprosess er nødvendig.
Vanlige designfeil
- Bruke PM-fiber for å løse linje PMD:Koherente linjesystemer er avhengige av standard SMF, optiske spesifikasjoner og mottaker-DSP i stedet for en PM-kabel over ruten.
- Forutsatt at PM-fiber skaper polarisert lys:den bevarer en korrekt lansert polarisering; den erstatter ikke en polarisator.
- Forvirrende PDM med to PM-kabler:to polarisasjonsdatastrømmer deler ett sammenhengende linjegrensesnitt.
- Sammenligning av PER-verdier uten betingelser:ulik bølgelengde, lengde, bøyninger, koblinger og lanseringsmetoder kan gjøre tallene uforlignelige.
- Kontrollerer kun tap av innsetting:lavt tap beviser ikke riktig aksejustering.
- Spesifisere komponenter individuelt:ett ukontrollert grensesnitt kan bryte det tiltenkte ende-til-ende polarisasjonsforholdet.
Når PM Fiber ikke er nødvendig
PM-fiber gir vanligvis ingen fordel på systemnivå når:
- Banen er ordinær kabelsidekabling mellom sammenhengende moduler
- Nedstrømsenheten er polarisasjonsufølsom
- En kort PM-jumper vil bli plassert mellom to standard-SMF-seksjoner uten en definert polarisasjonsfølsom destinasjon
- Den fotoniske pakken integrerer allerede den nødvendige polarisasjonshåndteringen
- Systemet har ingen kontrollert koblingsakse eller skjøtekonvensjon
- Målet er ganske enkelt å redusere kromatisk dispersjon eller linje-PMD
FAQ
Spørsmål: Brukes PM-fiber som 100G- eller 400G-overføringsfiber?
A: Normalt, nei. Linjen er standard enkeltmodusfiber, mens PM-fiber kun brukes i interne eller testbaner som krever en kjent polarisering.
Spørsmål: Hvorfor trenger en IQ-modulator PM-fiber?
A: Noen fiberkoblede IQ-modulatorer krever lys justert til en spesifikk bølgelederpolarisering. Et korrekt spesifisert PM-grensesnitt stabiliserer denne lanseringstilstanden.
Spørsmål: Hvor kan PM-fiber vises i en sammenhengende mottaker?
A: En vanlig arkitekturavhengig plassering er lokaloscillatorleveringsveien. Integrerte mottakere kan forkorte eller internalisere denne PM-delen.
Spørsmål: Inneholder hver 400ZR- eller 800ZR-modul de samme PM-komponentene?
A: Nei. OIF-linjegrensesnittavtaler definerer interoperabel ekstern atferd, ikke én obligatorisk intern fiberlayout. Modulens fotoniske og pakkearkitektur bestemmer PM-grensesnittene.
Spørsmål: Kan PM-fiber skjøtes til standard SMF?
A: Ja, men standard-SMF-seksjonen vil ikke bevare det samme kontrollerte akseforholdet. Skjøten skal brukes der designet med hensikt avslutter PM-banen.
Spørsmål: Fjerner silisiumfotonik behovet for PM-fiber?
A: Den kan redusere eller flytte krav til PM-fiber ved å integrere polarisasjonsfunksjoner på brikken. Et eksternt laser- eller fiberarray-grensesnitt kan fortsatt kreve PM-kontroll.
