Vlakna koja održavaju polarizaciju imaju precizan posao u koherentnim optičkim sustavima: stabiliziraju odabrane optičke staze koje moraju dostaviti poznatu linearnu polarizaciju komponenti osjetljivoj na polarizaciju.
To obično nije vlakno koje se koristi između 100G, 400G ili 800G koherentnih primopredajnika. Prijenosna linija općenito je standardno jednomodno vlakno, dok se PM vlakno pojavljuje unutar odašiljača, prijamnika, optičkog motora, fotonskog paketa ili ispitnog sustava. Točna količina PM vlakana ovisi o tome koliko je rukovanja polarizacijom implementirano s diskretnim komponentama i koliko je integrirano na fotonički čip.
Ovaj vodič objašnjava gdje se uklapa PM vlakno, zašto se razlikuje od polarizacijskog multipleksiranja i disperzije polarizacijskog načina i što bi inženjeri trebali navesti kada nabavljaju PM pigtailove, patch kabele, spojnice ili nizove vlakana za koherentnu optiku. Čitatelji koji trebaju širi uvod mogu započeti s vodičem za stranicuosnove vlakana za održavanje polarizacije.
Brzi odgovor: Gdje se koriste PM vlakna?
PM vlakno se obično razmatra za ove staze osjetljive na polarizaciju:
- Laser uske širine linije povezan s vanjskim IQ modulatorom
- Lokalni oscilatorski laser povezan s koherentnim optičkim hibridom
- Diskretni PM razdjelnici, spojnice, izolatori, pojačala i kombinatori
- Niz PM vlakana spojen na fotonski integrirani krug osjetljiv na polarizaciju
- Laboratorijske i proizvodne ispitne staze koje zahtijevaju ponovljivo poravnanje polarizacije
Sučelje vanjske linije je drugačije. Koherentni prijamnik dizajniran je za prihvaćanje ulaza čije se stanje polarizacije mijenja tijekom prijenosa. Odvaja dvije ortogonalne komponente i koristi digitalnu obradu signala za rekonstrukciju odaslanih tokova podataka.
PM vlakno, PDM, PMD i polarizacijska raznolikost
| Termin | Ono što opisuje | Što to ne znači |
|---|---|---|
| Vlakna koja održavaju polarizaciju | Dvolomno specijalno vlakno koje smanjuje spregu između dva glavna načina polarizacije kada se svjetlost lansira duž jedne osi | Ne pretvara proizvoljno ulazno svjetlo u jedno čisto stanje polarizacije |
| Polarizacijsko-divizijsko multipleksiranje | Dva ortogonalna polarizacijska stanja koja nose nezavisne tokove simbola | Ne zahtijeva dva odvojena PM vlakna |
| Disperzija polarizacijskog moda | Diferencijalno kašnjenje između načina polarizacije u prijenosnom putu | Ne uklanja se jednostavnim dodavanjem kratkog PM kratkospojnika |
| Prijem polarizacije-raznolikosti | Arhitektura optičkog i digitalnog prijamnika koja obnavlja obje komponente polarizacije | Ne zahtijeva da dolazni linijski signal ostane poravnat s fiksnom fizičkom osi |
Što PM vlakna zapravo čuvaju
PM vlakno sadrži namjerno uvedenu dvolomnost. Kada se linearno polarizirana svjetlost točno spoji na brzu ili sporu os, fazni odnos između dva glavna moda mijenja se dovoljno brzo da se smanji neželjeno spajanje modova uzrokovano umjerenim poremećajem okoline.
Praktični rezultat je stabilnija orijentacija polarizacije na kraju kontroliranog puta PM. Performanse i dalje ovise o poravnanju pokretanja, ključu konektora, spojevima, savijanju, temperaturi i svakoj međukomponenti.
PM vlakno također ne treba brkati s polarizirajućim elementom. Amehanički polarizatornamijenjen je favoriziranju jedne polarizacije, dok je PM vlakno namijenjeno očuvanju već definiranog polarizacijskog odnosa.
Zašto PDM signali mogu putovati kroz standardni SMF
Polarizacijsko-multipleksirani koherentni odašiljač šalje neovisne podatke na dva ortogonalna optička polja. Nakon što signal uđe u liniju, mehaničko naprezanje, temperatura, zavoji, spojevi i mrežni elementi mijenjaju njegovo stanje polarizacije.
Primatelj ne očekuje da originalne X i Y osi stignu nepromijenjene. Prednji kraj s polarizacijskom raznolikošću proizvodi električna promatranja obje komponente, a digitalni ekvilizator s više ulaza i više izlaza procjenjuje i preokreće miješanje. Ova je arhitektura definirana u OIF-udual-polarization koherentni prijamnik sporazum.
Gdje se PM vlakno uklapa u koherentni odašiljač
Isporuka od lasera do modulatora
Vanjski IQ modulator normalno djeluje s određenom polarizacijom valovoda. Ako se ulazna polarizacija rotira, spregnuta snaga i odziv modulacije mogu se promijeniti. PM kikica iliPM sklop patch kabelamože pružiti stabilno sučelje laser-modulator kada izvor, konektor i modulator koriste istu konvenciju osi.
Donja stražnja refleksija također može biti važna oko lasera uske širine linije. Gdje su sučelja komponenti kompatibilna,PM FC/APC patch kabelijedna su opcija za spojeve pod kutom. Sučelja s golim vlaknima ili spajanjem čipova mogu umjesto toga zahtijevati prilagođeni pigtail ili anPM sklop presvučen AR-om. Ispravno sučelje mora proizaći iz specifikacija lasera i modulatora, a ne iz generičke preference za APC.
Generiranje koherentnog signala s dvostrukom polarizacijom
U diskretnom odašiljaču, nosivo svjetlo može se podijeliti u dvije staze modulatora. Modulirana optička polja kombiniraju se s odnosom polarizacije od 90 stupnjeva kako bi se formirao signal dvostruke polarizacije. OIFpolarization-multiplexed kvadraturni odašiljač sporazumpruža industrijsku referencu za integrirane funkcije PMQ odašiljača.
PM vlakna i PM pasivne komponente mogu biti korisne između diskretnih uređaja, ali samo kada cijeli lanac održava kontrolirani odnos osi. Standardni razdjelnik ili nasumično orijentirani spoj umetnut u taj lanac može završiti kontroliranu PM sekciju čak i ako su okolna vlakna označena kao PM.
Gdje diskretni optički put zahtijeva razdvajanje uz očuvanje polarizacije, usklađeniPM filterska spojnicamože se uzeti u obzir. Njegova valna duljina, konvencija osi, uneseni gubitak, prekomjerni gubitak i ponašanje paketa i dalje moraju odgovarati stvarnom dizajnu.
Nizovi PM vlakana i fotonski čipovi
Niz PM vlakana može isporučiti nekoliko usklađenih optičkih kanala fotonskom integriranom krugu. Sklop mora kontrolirati više od broja vlakana i koraka. Važna sučelja uključuju:
- Orijentacija brze ili spore osi u odnosu na način osjetljiv na polarizaciju čipa
- Kutno poravnanje preko svih vlakana
- Kompatibilnost načina rada s rubnim ili rešetkastim spojnicama
- Uniformnost unesenih gubitaka od kanala do kanala
- Mehanička stabilnost tijekom pričvršćivanja i promjene temperature
Veća integracija ne povećava automatski broj vanjskih PM vlakana. Razdjelnici, rotatori, kombinatori, modulatori i hibridi na čipu mogu skratiti ili ukloniti diskretne PM dijelove.
Gdje se PM vlakno uklapa u koherentni prijemnik
Staza lokalnog oscilatora
Koherentni prijemnik miješa dolazni signal s lokalnim oscilatorom ili LO laserom. U diskretnoj implementaciji, LO put može koristiti PM vlakno kada optički hibrid ili sučelje čipa očekuje definiranu polarizaciju.
Razlog je lokalni za paket prijamnika. LO mora dosljedno osvjetljavati predviđene optičke modove; ne treba očuvati stanje polarizacije daljinskog odašiljača preko mreže.
Prijem polarizacije-raznolikosti
Linijski ulaz je odvojen u dvije ortogonalne komponente i pomiješan s LO u koherentnim optičkim hibridima. Fotodiode, transimpedancijska pojačala, analogno-digitalni pretvarači i koherentni DSP zatim proizvode i obrađuju električna promatranja potrebna za obnavljanje podataka.
Integrirani proizvodi mogu kombinirati optičke funkcije odašiljača i prijamnika u jedan paket. OIFUgovor o implementaciji IC-TROSAilustrira ovaj pomak prema integriranim koherentnim prijenosno-prijemnim optičkim podsklopovima. Kako se integracija povećava, vanjski PM kratkospojnik može postati kratki unutarnji pigtail, sučelje niza vlakana ili funkcija polarizacije na čipu.
Zašto prijenosna linija koristi standardna jednomodna vlakna
Telekomunikacijski linijski sustavi izgrađeni su oko standardiziranih jednomodnih vlakana s malim gubicima, uključujući vlakna karakteriziranaITU-T G.652. Postojeće metro, regionalne i dugolinijske rute, pojačala, ROADM-ovi, oprema za nadzor, prakse spajanja i postupci popravka dizajnirani su oko ovih vlakana.
Održavanje jedne mehaničke PM osi kroz instaliranu nosivu mrežu dodalo bi ograničenja povezivanja, spajanja, orijentacije i popravka bez uklanjanja potrebe za koherentnim prijamnikom. Sustav već očekuje rotaciju polarizacije i određenu količinu oštećenja povezana s polarizacijom.
FOCC-oviAsortiman patch kabela za jedan mod OS2predstavlja tip standardne jednomodne povezanosti koja se koristi izvan putova komponenti kontroliranih polarizacijom. Odjeljak kontroliran PM-om stoga treba imati jasan početak i kraj; umetanje jednog kratkog PM kabela između običnih SMF sekcija ne čini liniju održavajućom polarizacijom.
PM vlakna od 100G, 400G i 800G
| Generiranje sustava | Koherentna linijska arhitektura | Moguća mjesta PM-vlakana | Glavna ovisnost o arhitekturi |
|---|---|---|---|
| 100G koherentan | Obično QPSK s dvostrukom polarizacijom u utvrđenim dizajnima koherentnog transporta | Put od lasera do modulatora, diskretni PM pasivni lanac, LO isporuka | Vanjski u odnosu na integrirane komponente odašiljača i prijamnika |
| 400ZR | Koherentno 400G sučelje s jednim nosiocem koje koristi dvostruku polarizacijsku modulaciju i koherentni DSP | Lasersko ili sučelje s vanjskim izvorom, unutarnji optički podsklop, niz PM vlakana gdje je potrebno | Silicijska fotonika, InP, vanjski laser i dizajn paketa |
| 800ZR | Sučelje koherentne linije s jednom valnom duljinom od 800G za definirane aplikacije od točke do točke | Laser/PIC veza ovisna o arhitekturi i staze osjetljive na unutarnju polarizaciju | Brzina simbola, optička integracija, toplinski dizajn i arhitektura spajanja |
| Iznad 800G | Može koristiti veće brzine simbola, paralelne strojeve, više nositelja ili daljnju integraciju | PM pigtails ili nizovi samo tamo gdje sučelja osjetljiva na polarizaciju ostaju izvan čipa | Arhitektura optičkog motora specifična za proizvod |
100G koherentni sustavi
100G koherentni sustavi uspostavili su praktični dvopolarizacijski prijenos s koherentnom detekcijom i digitalnim izjednačavanjem. Diskretni dizajn može otkriti nekoliko putanja kontroliranih PM-om, dok integriraniji dizajn postavlja funkcije polarizacijskog multipleksiranja unutar jednog optičkog sklopa.
Važno inženjersko pitanje nije kaže li oznaka "100G". Od toga je hoće li odabrani laser, modulator, razdjelnik, kombinator i paket prijamnika izložiti sučelja osjetljiva na polarizaciju povezana s vlaknima.
400ZR
StrujaUgovor o implementaciji OIF 400ZRdefinira digitalno koherentno 400G linijsko sučelje za određene aplikacije. Standardizira vanjsko koherentno sučelje, ali ne zahtijeva od svakog dobavljača da koristi isti unutarnji raspored PM vlakana.
Modul može koristiti integrirani silicij-fotonski ili InP optički podsklop, vanjski laserski izvor, kratki PM pigtail ili sučelje s nizom vlakana. Zahtjevi za PM komponente stoga se moraju dobiti iz stvarnog dizajna optičkog motora.
800ZR i motori većeg kapaciteta
TheSporazum o implementaciji OIF 800ZRdefinira jednovalno sučelje 800G koherentne linije za određene DWDM aplikacije s jednim rasponom. Kao i kod 400ZR, linijski standard ne propisuje jedan univerzalni unutarnji raspored vlakana.
Na 800G i više, gubitak spoja, širina laserske linije, RF širina pojasa, toplinska stabilnost, tolerancija montaže i uniformnost kanala postaju sve važniji. Nizovi PM vlakana mogu biti korisni u nekim konstrukcijama vanjskog lasera ili paralelnog spajanja, dok visoko integrirani paketi mogu izložiti malo ili nimalo diskretnih PM vlakana.
Diskretni i integrirani optički motori
| Arhitektura | Tipično rukovanje polarizacijom | Implikacija PM komponente |
|---|---|---|
| Diskretni laser i vanjski modulator | Staze povezane s vlaknima povezuju zasebne optičke komponente | Veća je vjerojatnost da će trebati PM pigtails, PM razdjelnike, konektore s kontrolom osi i PM spojeve |
| Integrirani odašiljač ili prijemnik PIC | Nekoliko polarizacijskih funkcija prelazi na jedan fotonski čip | PM vlakno može ostati na sučelju laser/PIC ili LO/PIC |
| IC-TROSA ili visoko integrirani koherentni optički podsklop | Optičke funkcije prijenosa i primanja dijele jedan paket | Vanjski PM dijelovi mogu se skratiti, sakriti unutar paketa ili zamijeniti funkcijama na čipu |
| Laboratorijska maketa | Diskretne komponente su namjerno dostupne | PM premosnici, kontroleri, spojnice i oprema za mjerenje često se koriste za ponovljivost |
Ova usporedba je vodič za arhitekturu, a ne izjava da svi proizvodi pri jednoj brzini prijenosa podataka koriste isti raspored komponenti.
Kako odrediti PM komponente za koherentnu optiku
Najprije definirajte kontrolirani put
Navedite izvor, odredište i svrhu odjeljka PM. Na primjer:
Izvor:laserski izlaz uske širine linije
Odredište:ulaz modulatora osjetljivog na polarizaciju
Svrha:održavati potrebnu linearnu polarizaciju i odnos konektor-os preko cijelog sklopa
Ovaj je opis korisniji nego zahtijevati "high-PER PM kabel" bez identificiranja povezanih uređaja.
Koristite predložak specifikacije nabave
| Specifikacijsko polje | Što navesti | Zašto je to važno |
|---|---|---|
| Radna valna duljina | Stvarna laserska ili ispitna valna duljina i upotrebljivi raspon | Određuje ponašanje u jednom modu, MFD, premaz i kompatibilnost komponenti |
| Dizajn PM vlakana | PANDA, leptir mašna ili točno odobreno vlakno | Upravlja dvolomom, rukovanjem i procesom spajanja |
| Promjer polja moda | Potrebna vrijednost ili kompatibilnost s povezanim uređajem | Smanjuje neusklađenost spajanja i spajanja |
| Zahtjev za polarizaciju | PER na razini sustava i potrebna metoda ispitivanja | Sprječava usporedbu rezultata mjerenih u različitim uvjetima |
| Konvencija osovine | Brza ili spora os u odnosu na ključ konektora ili datum paketa | Sprječava mehanički ispravne ali optički rotirane spojeve |
| Kutna tolerancija | Dopuštena pogreška poravnanja ključ-os ili vlakno-čip | Kontrolira curenje polarizacije |
| Uneseni i povratni gubitak | Ograničenja za kompletnu montažu pod navedenim sučeljima | Štiti optičku snagu i stabilnost lasera |
| Raskid | Vrsta konektora, poliranje, pigtail, golo vlakno, razmak niza ili premaz | Osigurava mehaničku i optičku kompatibilnost |
| okoliš | Zahtjevi za temperaturu, savijanje, naprezanje, omotač i paket | Čuva performanse u stvarnom sklopu |
| Zapis o provjeri | Potrebno izvješće, slika osi, PER rezultat, IL/RL rezultat i serijska sljedivost | Čini dolaznu inspekciju ponovljivom |
Potpuna usporedba struktura vlakana dostupna je na stranicamaPANDA vs Bow-Tie vodič za vlakna. Odgovarajući dizajn treba odabrati prema zahtjevima uređaja i sklopa, a ne samo prema nazivu strukture.
Navedite PER s njegovim uvjetima ispitivanja
Omjer polarizacijske ekstinkcije ima smisla samo kada je definirana postavka ispitivanja. Zabilježite barem:
- Ispitajte valnu duljinu i polarizaciju izvora
- Duljina vlakna ili sklopa
- Stanje konektora i adaptera
- Metoda lansiranja osi
- Stanje savijanja i učvršćenja
- Temperatura ili stanje okoliša
- Bilo da je rezultat samo vlakno, komponentna razina ili end-to-end
A ispitivač omjera polarizacije ekstinkcijemože podržati provjeru komponenti i kabela kada njegova metoda i valna duljina odgovaraju zahtjevu. Sklopovi s više vlakana ili nizova mogu zahtijevati namjenskiMT-FA PER testiranjetako da se usklađenost kanala i ujednačenost procjenjuju dosljedno.
Kontrolni ključevi konektora i poravnanje spojeva
Nacrt kupnje trebao bi definirati koja se os PM-a poravnava s ključem konektora ili referentnom točkom paketa. Također treba navesti koriste li oba kraja istu orijentaciju ili je potrebna namjerna rotacija od 90 stupnjeva.
PM fuzijsko spajanje mora poravnati glavne osi kao i jezgre. Spoj s malim gubicima još uvijek može proizvesti lošu polarizacijsku izvedbu. Opća načela pripreme i prekida obrađena su u članku na web mjestuspajanje i završetak vlakana, ali PM sklopovi zahtijevaju dodatno promatranje i provjeru osi.
Pregledajte cijeli PM lanac
Svaka stavka između polariziranog izvora i odredišta osjetljivog na polarizaciju utječe na rezultat. Pregled bi trebao uključivati:
- Laserski pigtail
- Orijentacija konektora i adaptera
- PM spojnica ili razdjelnik
- Spojevi
- Izolator ili pojačalo
- Usklađivanje niza vlakana
- Modulator ili PIC ulazna os
FOCC-oviasortiman proizvoda za održavanje polarizacijeuključuje sklopove i ispitnu opremu za različite dijelove ovog lanca. Komponente bi trebale biti odabrane kao jedan optički put, a ne kao nepovezane kataloške stavke.
Konceptualni koherentni optički put
- Laser uske širine crte proizvodi optički nosač.
- PM-kontrolirana staza isporučuje nosač do sučelja odašiljača osjetljivog na polarizaciju.
- Odašiljač stvara neovisne optičke podatke o dva ortogonalna stanja polarizacije.
- Signal dvostruke polarizacije ulazi u standardno jednomodno linično vlakno.
- Stanje njegove polarizacije se mijenja i miješa dok putuje kroz mrežu.
- Prijemnik s polarizacijskom raznolikošću promatra dvije ortogonalne komponente.
- Lokalni oscilator dolazi do hibridnog prijamnika unutarnjom stazom ovisnom o arhitekturi koja može koristiti PM vlakno.
- Fotodetektori i analogna elektronika proizvode električne signale.
- Analogno-digitalni pretvarači uzorkuju signale.
- MIMO DSP obnavlja odaslane polarizacijske tokove i kompenzira podržana oštećenja linije.
Ovo je konceptualna arhitektura. Pravi modul može kombinirati nekoliko koraka na jednom čipu ili unutar jednog optičkog podsklopa.
PER Tijek rada za rješavanje problema
Kada je uneseni gubitak prihvatljiv, ali je PER ispod zahtjeva, istražite ovim redoslijedom:
- Potvrdite pokretanje.Provjerite je li izvor linearno polariziran i poravnat s predviđenom PM osi.
- Provjerite ključeve konektora.Usporedite stvarnu orijentaciju ključa prema osi s crtežom na oba kraja.
- Pregledajte adaptere i spojna sučelja.Potvrdite da nije uvedeno sučelje bez ključa ili neispravno orijentirano.
- Pregledajte svaki spoj.Spoj može imati male gubitke i još uvijek sadržavati neprihvatljivu pogrešku kutne osi.
- Identificirajte komponente koje nisu PM.Standardni razdjelnik, spojnica, pigtail ili vlaknasti dio mogu prekinuti kontrolirani polarizacijski put.
- Uklonite nenamjerni stres.Opustite uske zavoje, kabelske vezice, stezaljke, zavoje i naprezanje u blizini čizama ili paketa.
- Ponovite test pod navedenim uvjetima.Koristite potrebnu valnu duljinu, učvršćenje, temperaturu i metodu mjerenja.
Laboratorijska karakterizacija također može koristiti aregulator polarizacijeza ispitivanje osjetljivosti ili uspostavljanje ponovljivog ulaznog stanja, ali regulator nije zamjena za ispravno dizajniran sklop PM. FOCC je širiRješenja za testiranje PM uređajamože se pregledati kada je potreban proces mjerenja od kraja do kraja.
Uobičajene pogreške u dizajnu
- Korištenje PM vlakana za rješavanje PMD linije:koherentni linijski sustavi oslanjaju se na standardni SMF, optičke specifikacije i DSP prijemnika, a ne na PM kabel preko rute.
- Pod pretpostavkom da PM vlakno stvara polariziranu svjetlost:čuva ispravno pokrenutu polarizaciju; ne zamjenjuje polarizator.
- Brkanje PDM-a s dva PM kabela:dva toka polarizacijskih podataka dijele jedno koherentno linijsko sučelje.
- Usporedba PER vrijednosti bez uvjeta:različite valne duljine, duljine, zavoji, konektori i metode lansiranja mogu učiniti brojke neusporedivima.
- Provjera samo unesenog gubitka:mali gubitak ne dokazuje ispravno poravnanje osi.
- Pojedinačno navođenje komponenti:jedno nekontrolirano sučelje može prekinuti namjeravani polarizacijski odnos s kraja na kraj.
Kada PM vlakna nisu potrebna
PM vlakna obično ne dodaju nikakvu korist na razini sustava kada:
- Put je obično kabliranje na linijskoj strani između koherentnih modula
- Nizvodni uređaj je neosjetljiv na polarizaciju
- Kratki PM kratkospojnik bi se postavio između dva standardna SMF odjeljka bez definiranog odredišta osjetljivog na polarizaciju
- Fotonski paket već integrira potrebno rukovanje polarizacijom
- Sustav nema kontroliranu konvenciju osi konektora ili spajanja
- Cilj je jednostavno smanjiti kromatsku disperziju ili PMD linije
FAQ
P: Koristi li se PM vlakno kao 100G ili 400G prijenosno vlakno?
O: Normalno, ne. Linija je standardno jednomodno vlakno, dok se PM vlakno koristi samo u internim ili testnim stazama koje zahtijevaju poznatu polarizaciju.
O: Neki IQ modulatori povezani s vlaknima zahtijevaju svjetlost usklađenu s određenom polarizacijom valovoda. Ispravno određeno PM sučelje stabilizira to stanje pokretanja.
P: Gdje se PM vlakno može pojaviti u koherentnom prijemniku?
O: Uobičajena lokacija ovisna o arhitekturi je staza isporuke lokalnog oscilatora. Integrirani prijamnici mogu skratiti ili internalizirati ovaj PM odjeljak.
P: Sadrži li svaki modul 400ZR ili 800ZR iste PM komponente?
O: Ne. OIF sporazumi o linijskim sučeljima definiraju interoperabilno vanjsko ponašanje, a ne jedan obavezni unutarnji raspored vlakana. Fotonska arhitektura i arhitektura pakiranja modula određuju njegova PM sučelja.
P: Mogu li se PM vlakna spojiti na standardni SMF?
O: Da, ali standardni-SMF odjeljak neće sačuvati isti kontrolirani odnos osi. Spoj se treba koristiti tamo gdje dizajn namjerno završava PM putanju.
P: Uklanja li silikonska fotonika potrebu za PM vlaknima?
O: Može smanjiti ili premjestiti potrebe za PM vlaknima integracijom polarizacijskih funkcija na čipu. Vanjsko lasersko ili fiber-array sučelje može i dalje zahtijevati PM kontrolu.
