Kogerent optik aloqa aniqlik bilan ishlab chiqariladi

 

Kogerent optik aloqa tizimlari yorug'likning amplitudasi, fazasi va qutblanish holatlarini bir vaqtning o'zida boshqarish uchun aniq ishlab chiqarishga tayanadi. Ushbu tizimlar 1000 kilometrdan ortiq uzatish masofalarida signal yaxlitligini ta'minlash uchun mikrometrlarda o'lchanadigan komponent tolerantliklarini va sub-nanometr to'lqin uzunligi aniqligini talab qiladi.

 

 

Kogerent optik aloqa tizimlarini ishlab chiqarish muammosi

 

An'anaviy optik tizimlar faqat yorug'lik intensivligini modulyatsiya qiladi, ammo izchil optik aloqa tizimlari uchta mustaqil parametr bo'yicha ma'lumotlarni kodlaydi. Fazani o'lchash radianlarda sodir bo'ladi, to'lqin uzunligini tanlash taxminan 1527 nm va 1565 nm oralig'ida C-band spektrida ishlaydi va polarizatsiya holatlari ikkita ortogonal elektromagnit maydon yo'nalishiga bo'linadi. Ishlab chiqarish uskunalari tolalar oralig'ida to'plangan faza xatolarining oldini olish uchun tolerantliklarni etarlicha qattiq ushlab turishi kerak.

Raqamli signal protsessorlari bilan murakkablik kuchayadi, ular tolaning buzilishini qoplaydi. DSP chiplari dispersiya kompensatsiyasini, polarizatsiyani demultiplekslashni, tashuvchining fazasini tiklashni, tenglashtirishni va oldingi xatolarni tuzatishni amalga oshiradi. Ushbu protsessorlar 3 nanometrgacha bo'lgan texnologik tugunlarda yarimo'tkazgich ishlab chiqarishni talab qiladi, bunda hatto atom darajasidagi o'zgarishlar ham ishlashga ta'sir qiladi.

 

Komponent integratsiyasi pastki{0}}Mikrometrni tekislashni talab qiladi

 

Kogerent qabul qiluvchilar bir nechta nozik{0}}ishlab chiqarilgan komponentlarni 18,4 mm × 93,4 mm × 8,5 mm o'lchamdagi QSFP28 modullari kabi ixcham shakl omillariga birlashtiradi. Ixcham QSFP{6}}DD moduli 1U kalitiga 36 tagacha portni qo‘llab-quvvatlaydigan yuqori port zichligini ta’minlaydi. Ushbu kichik paketlar ichida ishlab chiqaruvchilar quyidagilarga mos kelishi kerak:

Sozlanishi mumkin bo'lgan lazer birikmalaripikometr toleranslari doirasida to'lqin uzunligi aniqligini saqlaydigan. Coherentning ELSFP moduli sakkizta yuqori{1}}kuchli 1310 nm lazerni ajoyib toʻlqin uzunligi aniqligi va chiziq kengligi nazorati bilan birlashtiradi. Har qanday to'lqin uzunlikdagi siljish zich to'lqin uzunligi bo'linmasi multiplekslash tizimlarida qo'shni kanallar bilan shovqinlarni keltirib chiqaradi.

Fotonik integral mikrosxemalarIndiy fosfid yoki kremniy substratlarida ishlab chiqariladi. Coherent vertikal integratsiyasi InP fotonik integral mikrosxemalar va-uydagi raqamli signal protsessorlarini ishlab chiqishni o'z ichiga oladi. Ushbu mikrosxemalar modulyatorlar, optik kuchaytirgichlar va 100 nanometrdan past xususiyatli detektorlarni o'z ichiga oladi.

Optik ulanish tuzilmalaritolaning chip bilan uchrashadigan joyi. Faqat 1 mikrometrga noto'g'ri joylashtirish 3 dB dan oshiq kiritish yo'qotilishiga olib keladi va signal kuchini samarali ravishda ikki baravar kamaytiradi. 2D linzalar majmuasi misli koʻrilmagan bir xillik, yuqori oʻtkazuvchanlik kengligi va yuqori aniqlikdagi-birlashma orqali arzonroq narxni taʼminlovchi gofret-darajali ishlab chiqarish imkonini beradi.

 

Raqamli signalni qayta ishlash ilg'or yarimo'tkazgich ishlab chiqarishni talab qiladi

 

DSP texnologik jihatdan eng talabchan komponent. 3-nm-asosidagi DSP yechimlari 800G kogerent pluggables poygasida raqobatlashmoqda. Ushbu jarayon tugunida tranzistor eshiklari kengligi taxminan 5 nanometrni o'lchaydi, ularning kengligi bo'ylab atigi o'nlab kremniy atomlarini o'z ichiga oladi.

3nm tugunlarda ishlab chiqarish quyidagi talablarni bajaradi:

Ekstremal ultrabinafsha litografiyanaqsh xususiyatlari uchun 13,5 nm to'lqin uzunligi yorug'likdan foydalanish. Uskunaning narxi har bir birlik uchun 150 million dollardan oshadi va havo molekulalari tomonidan EUV yutilishining oldini olish uchun ultra-yuqori vakuumda ishlaydi.

Ko'p-naqsh texnikasibu erda ishlab chiqaruvchilar har bir chip qatlamini bir necha marta engil ofset bilan ta'sir qiladi. Elektr qisqa tutashuvlari yoki ochiq kontaktlarning zanglashiga yo'l qo'ymaslik uchun ketma-ket ta'sirlar orasidagi tekislash 2 nanometr ichida bo'lishi kerak.

Atom qatlamining cho'kishiqalinligi atigi 7-10 atom qatlami bo'lgan darvoza dielektriklarini etishtirish uchun. Broadcom, Marvell va Coherent kabi yetakchi yetkazib beruvchilar yetkazib berishni ta’minlash va yetkazib berish muddatlarini qisqartirish uchun muhim komponentlar ishlab chiqarishni vertikal ravishda birlashtirmoqda.

Qayta ishlash quvvati tizim imkoniyatlariga bevosita ta'sir qiladi. 3 nm raqamli signal protsessorlarining keyingi avlodi xatolarni tuzatish ish faoliyatini saqlab, quvvat sarfini kamaytiradi. Har bir ishlov berish tugunining qisqarishi quvvatni 15-20% ga kamaytirish yoki unga tenglashtirilgan unumdorlikni oshirish imkonini beradi.

 

Optik dvigatel yig'ilishining tolerantliklari kvant chegaralariga yaqinlashadi

 

Optik vosita elektr signallarini modulyatsiyalangan yorug'likka aylantiradi. Optik dizaynerlar lazerlar, modulyatorlar va yorug'lik detektorlarining funktsiyalarini aks ettiruvchi elektron diagrammalarni ishlab chiqadilar, so'ngra dizaynni yarimo'tkazgichli quyma ishlab chiqarish uchun chip sxemalariga o'tkazishdan oldin optik tizimni simulyatsiya qiladilar.

Silikon fotonik platformalar diskret komponentlar bilan imkonsiz integratsiya zichligiga erishadi, ammo ishlab chiqarishda qiyinchiliklar tug'diradi:

To'lqin o'tkazgichning o'lchamini boshqarish±5 nanometr ichida tarqalish xususiyatlarini aniqlaydi. 400 nm-keng to‘lqin o‘tkazgichdagi 10 nm kenglikdagi o‘zgarish samarali sinishi indeksini taxminan 0,01 ga o‘zgartirib, o‘lchash mumkin bo‘lgan faza xatolariga olib keladi.

Sirt pürüzlülüğü1 nanometrdan past RMS optik tarqalish yo'qotishlarini oldini oladi. Ishlab chiqarish to'lqin o'tkazgich yuzalarini uy oynalariga qaraganda uch kattalik darajasida silliqlashi yoki yotqizishi kerak.

Harorat barqarorligiyig'ish paytida sinishi indeksiga ta'sir qiladi. Kremniyning termo{1}}optik koeffitsienti 1,8 × 10⁻⁴ K⁻¹ haroratning 1 daraja oʻzgarishi optik yoʻl uzunligini toʻlqin oʻtkazgich millimetri uchun 180nm ga oʻzgartirishini bildiradi. Kogerent protsessorlar yuqori aniqlikni talab qiladi, ular polarizatsiya-bog'liq yo'qolishi va qutblanish holatini kuzatish uchun yaxshilangan toleranslarga muhtoj bo'lib, sikl sliplari natijasida bit{8}}xatolarni oldini oladi.

 

 

Nozik ishlab chiqarish izchil optik aloqa ishlashini ta'minlaydi

 

Sifatni nazorat qilish tizimlari an'anaviy optik uskunalar baholay olmaydigan parametrlarni o'lchashi kerak. Intensiv metrologiya barcha muhim parametrlarni o'lchash uchun keng qamrovli asboblar, asboblar va usullarni o'z ichiga oladi, har bir optik mahsulot to'liq tekshiruvdan o'tishini ta'minlaydigan keng qamrovli QA dasturi bilan.

Burjlar diagrammasi tahlilikompleks amplituda{0}}faza tekisligida qabul qilingan belgilarni chizish orqali signal sifatini o‘lchaydi. Xato vektor kattaligi 16-QAM modulyatsiya formatlari uchun ishlab chiqarish maqsadlari 8% dan past bo'lgan ideal pozitsiyalardan og'ishning miqdoriy ko'rsatkichidir.

Optik signal-to-shovqin nisbati sinoviqabul qiluvchining sezgirligini tekshiradi. Kogerent optik aloqa qabul qiluvchilari sezgirlikni 20 dB-kogerent bo'lmagan aloqaga qaraganda 100 baravar oshirishga erishadi. Ushbu 20 dB ustunlik intensivlikni modulyatsiya qilish{7}}to'g'ridan-to'g'ri aniqlash tizimlari uchun o'nlab kilometrlarga nisbatan minglab kilometrga yetadigan aloqa masofasini anglatadi.

Dispersiyaga bardoshliligini tekshirishqabul qiluvchilar haqiqiy-tolali dunyo sharoitlarini boshqarishini ta'minlaydi. Qabul qilgichda toqat qilinadigan xromatik dispersiya miqdori modulyatsiya sxemasiga bog'liq ravishda katta farq qiladi, qabul qiluvchilar pastroq bardoshlikga ega va dispersiyani qoplash birliklarini talab qiladi.

 

Ilg'or sinov uskunalari yuqori-hajmli ishlab chiqarish imkonini beradi

 

Har kuni yuzlab qabul qiluvchilarni qayta ishlaydigan ishlab chiqarish liniyalari avtomatlashtirilgan sinov tizimlarini talab qiladi. Quantifi Photonics PXI{1}}asosidagi fotonik sinov modullari yetakchi kompaniyalar tomonidan yuqori hajmdagi-ishlab chiqarish uchun foydalaniladigan yig‘ish va qadoqlash platformalariga integratsiya qilish uchun mo‘ljallangan.

Sinov ketma-ketligi soniyalar ichida o'nlab parametrlarni o'lchaydi:

Transmitter xarakteristikasichiqish quvvati, to'lqin uzunligi aniqligi, spektral tozalik va modulyatsiya sifatini tekshiradi. WaveShaper 500B/X 12,4 TGs dan ortiq qamrovga ega Super C- va L{3}}bandlarida signal zaiflashuvini shakllantirib, optik qabul qiluvchilarni ishlab chiqarish sinovi uchun tengsiz moslashuvchanlikni ta'minlaydi.

Qabul qiluvchining sezgirligini o'lchashminimal aniqlanadigan signal kuchini aniqlaydi. Sinov uskunasi kalibrlangan shovqinni kiritadi va bit xatolik tezligini nazorat qilishda signal kuchini susaytiradi. Ishlab chiqarish spetsifikatsiyalari odatda belgilangan kirish quvvatlarida 10⁻¹² dan past BERni talab qiladi.

Raqamli signal protsessorini tekshirishadaptiv tenglashtirish algoritmlarining to'g'ri ishlashini tasdiqlaydi. Yuqori{1}}tezlikdagi Raqamli{2}}to-Analog va Analog-to-Konverterlar raqamli signal protsessori bilan ishlaydi, bu raqamli miya sifatida xizmat ko‘rsatish sig‘imi, foydalanish imkoniyati va ishonchliligini oshirish uchun ilg‘or ma’lumotlarni qayta ishlashni amalga oshiradi.

 

Vertikal integratsiya ishlab chiqarishning murakkabligini belgilaydi

 

Aniqlik talablari ishlab chiqaruvchilar vertikal integratsiya orqali hal qiladigan ta'minot zanjiri zaifliklarini yaratadi. Materiallarni o'stirish, ishlab chiqarish, qoplash va yig'ish uchun vertikal ravishda integratsiyalangan imkoniyatlar, qat'iy sifat kafolati bilan ta'minot zanjiri risklari va noaniqliklarni minimallashtiradi.

Integratsiyalashgan ishlab chiqaruvchilar nazorati:

Substrat materiallari ishlab chiqarishkristall o'sishidan. Indiy fosfid substratlari uchun nuqson zichligi kvadrat santimetr uchun 500 nuqsondan kam boʻlishi kerak. 6-dyuymli InP gofret ishlab chiqarish InP optoelektronik qurilmalari, shu jumladan lazerlar, detektorlar va elektronika narxini sezilarli darajada kamaytirish uchun AQSh va Yevropa fabrikalarida joriy qilingan.

Optik qoplama yotqizishqatlam qalinligini ±2 nanometrgacha nazorat qilish bilan. Keyingi -avloddagi meta{3}}simlarga asoslangan simli tarmoqli polarizator ikki tomonlama{6}}aks{7}}qoplamasi bilan 50 dB so‘nish darajasi va 98,5% samaradorlikka erishadi. Ushbu qoplamalar bosimni 10⁻⁷ torr dan past ushlab turadigan vakuumli yotqizish tizimlarini talab qiladi.

Yakuniy yig'ish va qadoqlashboshqariladigan muhitlarda. 0,5 mikrometrdan kattaroq ifloslanish zarralari optik yo'qotishlarga yoki elektr uzilishlariga olib keladi. Ixtisoslashgan optik materiallarni-uyda ishlab chiqarish sifat va ta'minot zanjiri muammolarini bartaraf qiladi.

 

Bozorning o'sishi ishlab chiqarishga investitsiyalarni jalb qiladi

 

Aniq ishlab chiqarish infratuzilmasi katta kapital qo'yilmalarni talab qiladi. Muvofiq optik uskunalar bozori hajmi 2024 yilda 28,79 milliard dollarga baholandi va 2032 yilga kelib 47,74 milliard dollarga yetishi kutilmoqda, bu prognoz davrida CAGR 7,20 foizga o'sadi.

Ushbu o'sish bir nechta ilovalardan kelib chiqadi:

Ma'lumotlar markazining o'zaro bog'lanishiixcham, quvvatni tejaydigan- qabul qiluvchilar talab qilinadi. Sun’iy intellektni o‘qitish klasterlari va yuqori miqyosli bulutli yangilanishlar 400 Gbit/s dan ortiq optika uchun 16,31% CAGRni oshirmoqda, 800G jo‘natmalari 2025-yilda 60 foizga o‘sishi prognoz qilinmoqda. Giper miqyosli operatorlar har oy minglab transiverlarni o‘rnatib, ishlab chiqarish quvvati millionlab birliklarni talab qiladi.

Metro va uzoq{0}}tarmoqlarspektr samaradorligi uchun izchil optik aloqa texnologiyasini qabul qiling. Yuqori TX chiqish quvvatlari (OpenZR+ modullari endi +4 dBm gacha TX chiqish quvvatiga ega), oʻzaro ishlash mumkin boʻlgan 400ZR ekotizimining oʻsishi va yangi tarmoq uskunalari ishlab chiqaruvchisi dasturiy taʼminotining yangi-uchinchi tomonning ulanadigan optikasini qoʻllab-quvvatlovchi relizlari bilan tarmoq operatorlari kengroq oʻzlashtirish yoʻliga ega.

5G infratuzilmasiixtisoslashtirilgan qabul qiluvchi qurilmani ishga tushiradi. 5G split{2}}arxitekturasi 25G SFP28 CWDM transmitterlarini haroratning keng oʻzgarishiga bardosh beradigan tashqi shkaflarga suradi. Bu og‘ir{6}}atrof-muhit ilovalari ishlab chiqarish jarayoni bo‘yicha qo‘shimcha malaka va ishonchlilik sinovlarini talab qiladi.

 

Rivojlanayotgan texnologiyalar aniqlik talablarini oshiradi

 

Keyingi{0}}avlod tizimlari yanada qattiqroq ishlab chiqarish toleranslarini talab qiladi. Sanoatning birinchi 400G differensial elektro{3}}absorbsion modulyatsiyalangan lazeri 2025 Lightwave innovatsion sharhlarida tan olingan 200G D-EML muvaffaqiyatiga asoslanib, muhim muammolarni hal qiladi.

Kelajakdagi ishlanmalarga quyidagilar kiradi:

Birgalikda qadoqlangan optikaoptik dvigatellarni to'g'ridan-to'g'ri kalit kremniyga joylashtirish. Birgalikda qadoqlangan optika optik dvigatellarni to'g'ridan-to'g'ri kalit tagiga joylashtirish orqali kalit{2}}darajadagi quvvat sarfini taxminan 30% ga qisqartirishi mumkin. Ushbu integratsiya mos o'lchamlarga moslashtirilgan va 10 mikrometrdan past aniqlik bilan yig'ilgan optik va elektron matritsalarni talab qiladi.

Har bir qatorda 200 Gbit/soqim tezligini ikki baravar oshirish. Har bir qatorda 200G dan yuqori tezlikni taʼminlash yoʻlidagi muhim bosqich sifatida, har bir yoʻlda 300G havolani namoyish qilishda ilgʻor differensial elektro{3}}absorbsion modulyatsiyalangan lazerlardan foydalaniladi. Yuqori tezliklar signal ko'z diagrammalarini siqib chiqaradi, bu esa barcha komponentlardan past jitter va yaxshi chastota javobini talab qiladi.

Kvant{0}}xavfsiz aloqashifrlash uskunasini qo'shish. Namoyish QSFP-28 ulanishi mumkin boʻlgan format faktoridagi modulli kvant kalitlarini tarqatuvchi qabul qiluvchilarni yuqori-samaradorlik 400G ZR QSFP-DD DCO optik qabul qiluvchilar bilan birlashtiradi. Kvant tizimlari 100 pikosekunddan past bo'lgan vaqt o'lchamlari bilan bitta fotonli aniqlash qobiliyatini talab qiladi.

 

Ishlab chiqarishning aniqligi axborot iqtisodiga imkon beradi

 

Kogerent optik aloqa ishlab chiqarish nano o'lchamdagi yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarish, aniq optik yig'ish va yuqori-tezlikdagi analog dizayn kesishmasini ifodalaydi. Kogerent optika bozori 2027 yilga kelib qariyb 13 milliard dollarga yetishi bashorat qilinmoqda, ulanadigan uzatgichlar eng yuqori sur'atlarda o'sishi va keyingi besh yil ichida eng katta hajmning o'sishiga hissa qo'shishi kutilmoqda.

Ma'lumotlar tezligi oshishi va shakl omillari qisqarishi bilan ishlab chiqarish muammosi rivojlanishda davom etmoqda. 800G kogerent QSFP{2}}DD qabul qiluvchisi xususiy Indium Fosfid chip texnologiyasida ilg‘or IC{3}}TROSA optik dvigatelidan foydalanadi, bu transmitterning optik chiqish quvvatini 800ZR uchun -7dBm va ROADM-ga asoslangan liniya tizimlari uchun 0dBm beradi. Har bir avlod yangi ishlab chiqarish texnikasini, jarayonni qattiqroq nazorat qilishni va yanada murakkab sinov uskunalarini talab qiladi.

Muvaffaqiyat ishlab chiqaruvchilardan bir vaqtning o'zida-kristalning o'sishi va ingichka{1}}plyonkalarni joylashtirishdan tortib, yuqori-elektron sxemalarini loyihalash va avtomatlashtirilgan sinovni ishlab chiqishgacha-bir vaqtning o'zida o'nlab fanlarni o'zlashtirishni talab qiladi. Natija global aloqa infratuzilmasini qo'llab-quvvatlaydi, har kuni ekzabayt ma'lumotlarni olib yuradi, ishonchliligi 99,999% dan oshadi va bit xatolik darajasi uzatilgan trillion bit uchun bitta xatodan past.