CPO에 PM Fiber가 필요한 이유: 실제 이유 설명

대부분의 설명이 제안하는 것보다 좁습니다. 편광-유지 광섬유(PM 광섬유 또는 PMF)는 입력되는 편광 상태가 무엇이든 동결되지 않습니다. 그것은두 개의 고유축 중 하나에 정렬되어 발사된 선형 편광- 느린 축 또는 빠른 축. 발사 정렬을 올바르게 하면 굽힘, 취급 및 온도 전반에 걸쳐 출력 상태가 안정적으로 유지됩니다. 잘못 생각하면 광섬유는 서로 부딪히는 두 가지 구성 요소를 전달하고 출력 편광은 일반 광섬유에서와 마찬가지로 많이 표류합니다.

이러한 제한이 바로 PM 광섬유가 공동 패키지 광학(CPO)에서 화두가 된 이유입니다.- 스위치 패키지 외부에 레이저를 배치하는 CPO 설계에서 레이저 모듈과 실리콘 포토닉스 엔진 사이의 광섬유는 알려진 안정적인 편광 상태 -로 빛을 전달해야 합니다. 그 이유는 맨 끝에서 대기하는 커플러와 변조기가 그 중 하나에 대해서만 제대로 작동하기 때문입니다.

Polarization-maintaining fiber connecting an external laser to a CPO optical engine

편광-유지 섬유가 실제로 유지하는 것

빛은 전자기파이며 전기장의 방향은 편광입니다. 표준 단일-모드 광섬유에서는 두 개의 직교 편광 모드가 거의 동일한 전파 상수로 이동합니다. "거의"가 문제입니다. 연신 공정의 코어 타원율, 잔류 응력, 굽힘, 비틀림, 측면 압력 및 온도 모두가 제어할 수 없는 작은 양의 복굴절을 유발합니다. 두 모드 사이에서 전력이 지속적으로 누출되므로 출력 극성이 방황하며 그날 케이블이 어떻게 라우팅되는지에 따라 달라집니다. 이와 동일한 메커니즘은 다른 시간 척도로 장거리-링크에서 다음과 같이 나타납니다.편광 모드 분산.

PM 섬유는 복굴절을 작고 무작위로 만드는 대신 크고 의도적으로 만들어 문제를 공격합니다. 두 개의 직교 축은 설계에 따라 정의되며 굴절률 차이는 일반적으로 몇 배 10 범위입니다.^-4통신-파장 PM 광섬유용. 인덱스가 더 높은 축은 느린 축입니다. 다른 하나는 빠른 축입니다. 이제 두 모드가 상당히 다른 위상 속도로 이동하기 때문에 외부 섭동은 더 이상 두 모드 간에 전력을 효율적으로 전달하기에 충분한 위상-정합을 갖지 않습니다. 결합은 제거되는 것이 아니라 억제됩니다.

PANDA PM fiber cross-section with fast and slow polarization axes

두 가지 결과가 따르며 둘 다 실제로 중요합니다.

섬유는 그 상태가 다음과 같은 경우에만 상태를 유지합니다.선형이고 발사 시 고유축에 정렬됨. 원형 또는 임의의 타원형 빛과 PM 섬유를 공급하면 전혀 이점이 없습니다.
두 모드는 위상차를 축적하기 때문에 상대 위상은 다음과 같은 특성 거리에 걸쳐 반복됩니다.비트 길이 (L_B= λ/Δn), 이는 일반적인 PANDA 섬유의 경우 1550nm에서 몇 밀리미터 정도입니다. 짧은 비트 길이는 강한 복굴절과 모드 결합에 대한 더 나은 저항을 의미합니다.

복굴절이 내장되는 방법

두 개의 축을 생성하는 방법은 여러 가지가 있으며 PANDA는 카테고리 이름이 아닌 여러 디자인 중 하나입니다.

팬더- 코어 양쪽에 두 개의 원형 붕소- 도핑된 응력 막대가 있습니다. 널리 사용되며 대부분의 사람들이 그리는 디자인입니다. PANDA 구조를 발명하고 특허를 받은 코닝은 대략 400 nm에서 1550 nm까지의 파장에 걸쳐 PANDA 구조를 제공합니다.
나비-넥타이- 쐐기형- 모양의 응력 영역으로, 일반적으로 공정이 복잡해지는 대신 더 높은 복굴절을 제공합니다.
타원형 응력 클래딩- 코어를 둘러싸는 비대칭 응력층.
타원형 코어- 응력보다는 기하학적인- 유도된 복굴절.
광결정/미세구조- 비대칭 기공- 격자의 복굴절.

응력- 기반 설계는 차등 열 수축을 통해 작동합니다. 연신 후 섬유가 냉각됨에 따라 도핑된 영역이 주변 실리카보다 더 많이 수축하고 결과적인 이방성 응력이 광탄성 효과를 통해 지수 차이를 생성합니다.

표준 단일-모드 광케이블과 PM 광케이블 비교

재산	표준 단일{0}}모드 광섬유	PM 섬유
내부 복굴절	낮고 통제되지 않음	높고 의도적으로 설계됨
편광축	정의되지 않았습니다. 출력 상태 드리프트	느린 축과 빠른 축이 정의됨
출시 요구 사항	축 정렬이 필요하지 않습니다.	선형 입력은 고유축에 정렬되어야 합니다.
커넥터 및 접합 작업	회전대칭	각도 정렬이 필요합니다. 키 커넥터
관리 사양	감쇠, 분산, 차단, 굽힘 손실	PER, 비트 길이, h-파라미터, 축 편심 및 위 사항
일반적인 사용	어떤 거리에서도 데이터 전송	레이저 전달, 변조기, 감지, 외부 광원
미터당 비용	상품	실질적으로 더 높습니다. 특산품

실질적인 차이점은 데이터시트가 아닌 조립 작업에서 나타납니다. PM 광섬유 접합은 아크가 발생하기 전에 응력 영역이 정렬되도록 두 광섬유를 모두 회전시키는 것을 의미하며 축-인식 이미징 기능이 없는 융합 접속기는 이를 안정적으로 수행할 수 없습니다. 일반적인 기여자 외에도접속 손실, PM 작업은 전력보다는 편광 순도를 비용으로 하는 각도 오차 항을 추가합니다. 배경지식표준 단일{0}}모드 광섬유의 편광 상태 제어대체 접근 방식이 안정성을 유지하기 더 어려운 이유에 대한 유용한 맥락입니다.

외부-레이저 CPO 설계에서 PM 섬유를 사용하는 이유

CPO는 광학 엔진을 전면판에서 스위치 ASIC 바로 옆 위치로 이동하여 고속 전기 경로를{0}획기적으로 단축합니다. NVIDIA는 채널당 200Gb/s의 기존 플러그형 경로에서 대략 22dB의 전기 손실 수치를 발표했는데, 이는 광섬유가 공동 패키지 엔진에 직접 연결될 때 약 4dB에 해당하며 그에 따라 포트당 전력이 감소합니다.-

이러한 재배치는 레이저 문제를 야기합니다. 레이저는 광 링크에서 가장 신뢰도가 낮은 요소이고 온도에 가장 민감합니다.-수백 와트를 소모하는 스위치 ASIC 옆 패키지 내부에 레이저를 묻는 것은 매력적이지 않습니다. 대안은 레이저를 전면-패널 모듈 - 섀시에서 가장 멋지고 서비스하기 쉬운 부분-에 배치하고 빛을 안쪽으로 파이프하는 것입니다. OIF는 이를 모듈 후면의 블라인드-메이트 다중{10}}광섬유 커넥터를 통해 하나 이상의 광학 엔진에 광학 전력을 공급하는 전면 패널 플러그형 폼 팩터인 ELSFP(External Laser Small Form{7}}Pluggable)로 표준화했습니다.

원래 프레임이 잘못된 지점은 다음과 같습니다. 해당 광섬유를 따라 이동하는 것은 무엇입니까?연속-파광, 변조된 신호가 아니며 그 존재가 시스템이 일관된 변조를 사용한다는 의미는 아닙니다. NVIDIA의 실리콘 포토닉스 엔진은 마이크로{1}}링 변조기를 사용하여 직접{2}}파장당 200Gb/s PAM4를 감지합니다. - 완전히 다른 방식입니다.간섭성 광학, 여기서 로컬-발진기 위상 및 편광 추적은 수신기에 고유합니다.

실제 이유는 광자 집적 회로의 다운스트림 분극 감도입니다.

그레이팅 커플러는 작은 설치 공간과 웨이퍼{0}}수준의 테스트 용이성으로 인해 선호되며 양극화에 매우 선택적입니다-. 단일-편파 격자 커플러는 하나의 입력 상태용으로 설계되었으며 직교 상태는 거부합니다.
실리콘 도파관매우 비대칭적인 단면을 가지므로 TE와 TM 모드는 서로 다른 유효 지수와 손실을 나타냅니다.
마이크로-링 및 Mach-Zehnder 변조기하나의 편광에 대해 설계되고 바이어스되었습니다. 잘못된 상태로 도달한 전력은 올바르게 변조되지 않습니다. 이는 손실이 되고 일부 기하학에서는 누화가 발생합니다.

따라서 레이저 피드의 편광 드리프트는 "정보를 쓸모없게 만들지" 않습니다. 이는 커플러에서 느리게 변화하는 광 전력 패널티, 변조 효율성 저하, 광 변조 진폭 감소 및 링크 예산이 흡수해야 하는 마진 손실을 생성합니다. 이는 스위치당 수백 개의 링크에서 정확히 일종의 가변성 시스템 설계자가 수용하기를 거부하는 것입니다. PM 섬유는 변수를 제거합니다.

CPO 시스템에서 PM 광섬유가 위치하는 위치

CPO 스위치의 모든 광섬유가 PM 광섬유는 아닙니다. 일반적인 외부-레이저 경로는 다음과 같습니다.

CW 조명을 생성하는 전면 패널의 외부 레이저 모듈(ELSFP 또는 동급)
모든 커넥터를 통해 축 방향이 유지되면서 해당 빛을 안쪽으로 전달하는 PM 광섬유 하니스 또는 PM 리본
PM 커넥터 또는 PM 섹션파이버 어레이 유닛(FAU), 각 광섬유 코어와 그 축을 광자 집적 회로의 해당 도파관에 정렬
CW 빛이 변조되는 실리콘 포토닉스 엔진
변조된 출력은 켜져 있음표준 단일{0}}모드 광섬유, FAU를 통해 페이스플레이트 커넥터로 나가기

PM fiber laser input and single-mode fiber output in a CPO system

코닝이 발표한 CPO 자료에는 이러한 배열이 정확하게 설명되어 있습니다. 단일{0}}모드와 편광 유지-가 혼합된 섬유가 포함된 FAU 어셈블리와 PM 섬유로 PIC에 연결된 전면판의 플러그형 레이저 소스 모듈입니다. 또한 이 회사는 이러한 어셈블리가 - 많은 섬유 개수, 혼합된 SM/PM 모집단, 마이크로-광학 통합 및 매우 엄격한 정렬 공차가 모두 하나의 구성 요소에 포함되어 어려운 이유를 지적합니다. 누구든지 지정실리콘 포토닉스 광섬유 케이블링동일한 하니스에서 두 가지 다른 작업을 수행하면서 두 가지 다른 섬유 유형을 다루고 있습니다.

자주 반복되는 주장 중 하나는 수정할 가치가 있습니다. OFC 2025에서 출시된 Corning의 CPO FlexConnect 광섬유는 단일-모드 및 굽힘-탄력성이 있고 짧은 내부--CPO 실행에 최적화된 것으로 설명됩니다. PM섬유라고 설명되어 있지 않으며, 특정 고객을 위해 특별히 개발된 제품이라고 설명되어 있지 않습니다. Corning은 NVIDIA와 CPO 생태계 관계를 맺고 있으며 Corning은 PANDA PM 섬유 -를 공급하지만 이는 세 가지 별개의 사실이며 이를 하나로 결합하면 어느 누구도 지지하지 않는 주장이 생성됩니다.

모든 CPO 아키텍처에 PM 광섬유가 필요합니까?

아니요. OIF 공동 패키징 작업은 레이저가 통합된 광학 엔진과 외부 광원에 의존하는 설계를 구별합니다. 레이저가 포토닉 다이에 접착되거나 플립{3}}칩되는 경우 외부 레이저 피드가 없으므로 PM 하네스가 없습니다. - 편광은 온-칩 형상에 의해 고정됩니다. 특히 빛이 커넥터를 통해 편광-민감 커플러에 도달하기 전에 일정 거리를 이동해야 하는 경우 PM 섬유가 필요합니다.

두 접근 방식 모두 업계 전반에 걸쳐 개발 중입니다. PM 섬유를 CPO의 절대 요구 사항으로 취급하는 것은 사례를 과장한 것입니다. 그것을 요구사항으로 취급한다.외부-레이저CPO가 정확합니다.

PM 광섬유가 CPO에 적합한지 여부를 결정하는 사양

"PM 섬유"는 단일 제품이 아닙니다. 자이로스코프-등급 광섬유와 CPO-등급 광섬유는 모두 PANDA 구조를 사용하지만 여전히 서로 부적합한 대체물일 수 있습니다. 이를 구분하는 매개변수는 다음과 같습니다.

작동 파장- PM 광섬유는 대역(850, 980, 1310, 1550 nm 및 기타)별로 최적화됩니다. 설계 파장에서 멀리 떨어진 곳에서 사용하면 감쇠 및 편광 성능이 모두 저하됩니다.
분극소광비(PER)- 의도한 축의 전력 대 직교 축의 전력 비율(dB)입니다. 이는 어셈블리-수준의 숫자입니다. 광케이블, 스플라이스, 커넥터 및 마운팅이 모두 기여합니다.
h-매개변수- 단위 길이당 편광 누화, 조립 품질과 무관한 광섬유의 고유 성능 지수입니다.
비트 길이- 짧은 것이 방해에 저항하는 데 더 좋습니다.
축 정렬 공차- 실제로 가장 큰 오류입니다. 잘못된 축에 결합된 전력은 사인으로 확장됩니다.²θ, 따라서 오정렬만으로 인한 PER은 대략 -20 로그입니다.₁₀(tan θ): 1도에서 약 35dB, 3도에서 약 26dB, 5도에서 약 21dB. 이러한 관계 때문에 커넥터 키 방향과 스플라이서 축 인식이 선택 사항이 아닙니다.
클래딩 및 코팅 직경- 내부--박스 CPO 하네스는 필요한 밀도를 달성하기 위해 감소된-코팅 섬유를 사용하는 경우가 많습니다.
최소 굽힘 반경스위치 섀시 내부의 - 라우팅은 단단하며 굽힘으로 인한- 응력은 PER과 손실에 영향을 미칩니다.
온도 안정성- 응력- 기반 복굴절은 온도에 따라 달라지며-스위치 패키지는 고온, 열 순환 환경입니다.
어레이 피치 및 FAU 커플링 허용 오차-는 개별 섬유가 아닌 섬유 어레이 어셈블리의 경우입니다.

여러 견적을 비교하는 모든 사람을 위한 실용적인 내용광섬유 포트폴리오: 이들 중 어느 것이 명시되어 있는지, 어떤 신뢰도를 가지고 있는지, 그리고 그 숫자가 베어 파이버, 피그테일, 리본 또는 완전히 커넥터화된 어셈블리를 나타내는지 여부를 물어보십시오. 이 네 가지 제품은 가격도 매우 다르고 성능도 매우 다릅니다.

CPO 전 PM 섬유

PM 섬유가 AI가 발견하기 전까지{0}}군용 재료였다는 서술은 너무 깔끔합니다. 광섬유 자이로스코프는 오랫동안 사용되어 온 중요한 응용 분야입니다. - 이는 Sagnac 효과를 통해 회전을 해결하기 위해 편광 안정성에 의존하지만 - 제조업체 카탈로그에는 수십 년 동안 통신, 레이저 및 감지 응용 분야가 나열되어 있습니다. PM 섬유는 광섬유 레이저 및 증폭기 피그테일, 편광-민감 변조기, 파장 조정 가능 레이저 및 통합 간섭성 수신기와 같은 간섭성 송수신기 구성 요소, 광섬유 전류 및 수중 청음기 센서, 양자 및 실험실 광학에 사용되었습니다.

CPO가 바꾼 것은 물리적인 것이 아니라 부피와 제품 형태입니다. 수요는 짧은 개별 피그테일에서 데이터 센터 규모로 생산되는 정확한 방향의 하네스 및 어레이로 -많은 수로 이동했습니다. 이는 재료 발견이 아닌 제조상의 과제입니다.

확인된 사항과 확인되지 않은 사항

주요 출처에서 확인됨:

OIF는 3.2Tb/s 공동 패키지 모듈 IA 및 공동{4}}공동 패키징 프레임워크 문서와 함께 공동 패키지 광학 시스템을 위한 전면 패널 플러그형 외부 레이저 소스 폼 팩터를 정의하는 ELSFP 구현 계약을 발표했습니다.-
NVIDIA는 Quantum-X InfiniBand Photonics 및 Spectrum-X Ethernet Photonics CPO 스위치를 발표했으며, 2026년 상용화 예정이며 전력 효율성은 약 3.5배, 복원력은 10배 향상되었습니다.
코닝은 PM 광섬유를 통해 PIC에 연결된 페이스플레이트 레이저 모듈과 함께 SM 및 PM 광섬유가 혼합된 CPO FAU 어셈블리를 공개적으로 설명했습니다.

공개 기본 소스에서는 확인할 수 없으므로 여기서는 주장하지 않습니다.방산용 자이로스코프에 사용되는 글로벌 PM 광케이블 소비량, 자이로스코프-등급 대 CPO{2}}등급 PM 광케이블의 미터당 가격,-자이로스코프-등급 및 특정 PM FAU 공급업체가 다음 해 생산 능력을 매진했다는 주장에 대해 자주 유포되는 수치입니다. 이는 명명된 보고서, 날짜, 지역 또는 명시된 기준 - 순수 섬유 길이, 수익 또는 조립된 구성 요소 없이 공급망 설명에 나타납니다. CPO-등급 PM 어셈블리는 상용 단일-모드 광섬유에 비해 큰 프리미엄을 요구하지만 프리미엄은 유리 자체가 아닌 축-방향 어셈블리, 커넥터화 및 수율을 반영하며 미터당 단일 수치는 이를 표현하는 의미 있는 방법이 아닙니다.

비즈니스 사례에 해당 번호가 필요한 경우 명명된 시장 보고서 또는 사양, 수량 및 제품 양식이 첨부된 공급업체 견적에서 가져옵니다. 그 외의 것은 소수점 이하 루머입니다.

자주 묻는 질문

Q: PM 광섬유는 분극 상태를 유지합니까?

A: 아니요. 느린 축이나 빠른 축을 따라 발생하는 선형 편광을 유지합니다. 원형 또는 임의 방향의 입력 조명은 보존되지 않으며 잘못 정렬된 선형 조명은 정렬 각도에 따라 점진적으로 저하됩니다.

Q: 발사 축이 잘못 정렬되면 어떻게 되나요?

A: 두 개의 고유모드 간에 전력이 분할됩니다. 소광비는 대략 -20 log10(tan θ)에 따라 떨어지고 출력 편광은 두 구성 요소가 환경에 따라 달라지는 위상차로 충돌하기 때문에 다시 온도와 굽힘에 민감해집니다.

질문: 표준 단일{0}}모드 광케이블이 CPO 레이저 피드에서 PM 광케이블을 대체할 수 있습니까?

A: 보상을 추가하지 않으면 안 됩니다. SMF는 빛을 전달할 수 있지만 편광에 민감한-격자 커플러에 도달하는 상태는 라우팅 및 온도에 따라 표류하여 시간에 따라 변하는 삽입 손실이 발생합니다.- 대안인 - 활성 편광 컨트롤러 또는 편광-다양한 커플러-는 비용, 전력 및 다이 면적을 추가합니다.

Q: PM 광섬유는 광섬유 자이로스코프에 사용되는 광섬유와 동일합니까?

A: 둘 다 일반적으로 PANDA 구조를 사용하지만 사양이 다릅니다. 파장, 코팅 및 클래딩 형상, 응력-영역 설계, 비트 길이, PER, 굽힘 성능, 온도 범위 및 조립 형태는 모두 응용 분야에 따라 다릅니다. 구조만으로 호환성을 가정하는 것은 사양 오류입니다.

Q: 모든 CPO 스위치에 PM 광섬유가 필요합니까?

A: 외부 광원이 있는 경우에만 해당됩니다. 포토닉 다이에 레이저가 통합된 아키텍처에는 PM 하네스가 필요하지 않습니다.

Q: PM FAU가 표준 FAU보다 제조하기 어려운 이유는 무엇입니까?

A: 표준 FAU는 x, y 및 z 방향으로 파이버 코어를 정렬합니다. PM FAU는 종종 동일한 어셈블리에서 단일-모드 섬유와 혼합된 수십 개의 섬유를 포함할 수 있는 어레이에 걸쳐 각 섬유의 응력 축의 4차 자유도 - 회전 정렬-을 추가하며 허용 오차는 경화, 취급 및 열 사이클링을 견뎌야 합니다.

요약

PM 섬유는 하나의 고유축에 정렬된 선형 편광을 유지합니다. 그것은 임의의 상태를 안정시키지 않습니다.
이는 복굴절을 크고 제어하여 두 편광 모드 간의 결합을 제거하는 대신 억제함으로써 작동합니다.
PANDA는 유일한 디자인이 아니라 가장 일반적인 디자인입니다.
외부- 레이저 CPO는 PM 광섬유를 사용합니다. 그 이유는 실리콘 광 격자 커플러와 변조기가 편광에 민감하기 때문입니다.{1}} 시스템이 일관성이 있기 때문이 아닙니다. - 현재 NVIDIA 엔진이 PAM4를 직접 감지- 사용하기 때문입니다.
PM 섬유는 CW 광을 인바운드로 전달합니다. 변조된 데이터는 표준 단일-모드 광섬유에 남습니다. 둘 다 동일한 FAU 하네스에 살고 있습니다.
PER, 비트 길이, 축 정렬 허용 오차, 파장 및 온도 안정성은 주어진 PM 섬유가 CPO에 적합한지 여부를 결정합니다. 구조만으로는 그렇지 않습니다.
PM 섬유의 유통 가격 및 시장{0}}점유율 수치에는 추적 가능한 출처가 없으므로 출처가 없는 비즈니스 사례에 사용해서는 안 됩니다.

지식