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技术文章|400g sr8光模块应用中关于mt及mpo连接器的core dip指标研究

发布日期:2019-01-30 来源:天孚通信 张雨 点击: 5016

技术文章|400g sr8光模块应用中关于mt及mpo连接器的core dip指标研究

苏州天孚光通信 张雨 / 29-jan-2019

线缆连接器产品线
及战略规划部

1.core dip指标概述

1)core dip描述:由于的纤芯相对于包层材质较软,因此在研磨过程中更容易被切削,从而形成纤芯(相对于包层)的凹陷,称之为“core dip”。如下图所示,即多模mt/mpo产品的光纤纤芯“core dip”

2)core dip影响:光纤纤芯的内凹陷会造成mt/mpo产品端接时,光纤之间形成“air gap空隙间隙”,从而直接(主要)影响到系统“return loss回波损耗”指标

3)core dip指标的测量:基于iec 61300-3-30定义如下所示,推荐使用红光,至少绿光干涉仪,更适合测量微观连续曲面,可以提升测量的精度,以及重复性和再现性。

4)core dip指标与return loss回波损耗的对应关系:

备注:return loss定义为相同规格的mt/mpo产品对接测试,而不是对直接对空气的反射备注:core dip指标正数表示“凹陷”,负数表示“凸出”

2.多模高速对端接回波损耗指标的要求

1)/ sr4光模块

信号制式:10g/2nrz信号

rl回波损耗要求:20~30db

core dip规格:<150nm

2)400g sr8光模块

信号制式:50gpam4信号

rl回波损耗要求:>40db

core dip规格:<50nm

3)行业现状介绍

随着高速光模块的信号制式由nrz信号过渡到pam4信号,从眼图上可以直观的看到,系统对于“噪声”更为敏感,而降低系统端接处的背向反射back-reflection(即提升return loss回波损耗)成为一个不得不去考虑的重要因素

多模高速光模块在客户使用端的实际“端接”回波损耗由两个因素决定:

a,光模块光接口(mt)的core dip指标

b,终端客户采购的mpo/mtp patchcord连接器的core dip指标

光模块厂商可以要求其mt线缆连接器供应商去管控core dip指标,但对于其最终用户(例如data center客户)选购的mpo/mtp patchcord质量评估却是一个未知数

因此,我们看到基于pam4信号的400g sr8光模块上,为了解决系统回波损耗隐患的一个折中方案趋势,就是由多模mt/pc研磨形式,调整为多模mt/apc研磨形式,描述如下:

a,多模mt/mpoapc研磨类型端接回波损耗(return loss)>40db

b,pc型mpo/mtp

pc vs apc端面对接反射示意

3.mt/mpo研磨工艺及core dip产能原因

1)常规lc/sc/fc等连接器用的陶瓷插芯,一个插芯里一根,为了保证对接时光纤完全接触,因此陶瓷插芯采用的“球面研磨技术”,如下图所示

2)而mpo/mtp连接器内的mt插芯由于是光纤阵列结构,如果采购球面研磨,那么势必造成中间的光纤能够对接,两侧的光纤就接触不到了。因此mpo/mtp产品只能采用的“平面研磨”

3)mpo采用平面研磨,又会带来一个问题:我们虽然说磨pc面,就是0度,但其实都是有公差的,即+/-0.2度,而且是长轴和短轴两个方向都存在角度公差。那么两个mpo产品(平面)对接的时候,因为存在研磨角度公差,光纤之间就会无法接触,而形成“对接间隙”

4)研磨角度公差是必然存在的,那么如何才能解决光纤对接间隙问题。因此就需要让光纤凸出mt插芯端面,如下图所示为iec 61755-3-3对于光纤高度的定义,以及mt干涉仪测量的光纤高度3d/2d图形:

5)为了在研磨过程中实现光纤凸出mt插芯端面来,一般用绒布进行研磨。因为光纤材质硬,而mt插芯是pps塑料材质,软一些。因此绒布研磨过程中,绒毛+研磨颗粒,可以实现对塑料mt插芯的切削量比光纤要大,于是就形成了“凸纤”效果

6)但是,鉴于绒毛+研磨颗粒的研磨方式,会对材质“软硬度”区别形成差异,那么光纤纤芯fiber core比光纤包层cladding要软,因此在研磨凸纤的过程中,也就顺带产生了core dip的凹陷,是“nm级单位”,这就是core dip的产能机理

7)常见修复mt/mpo core dip的工艺

back-cut研磨工艺:即通过增加一道sio/ceo抛光研磨,将fiber球面区域尽量磨平,降低core dip纤芯凹陷,如下图示意,甚至可以形成纤芯略凸的状态

flock film研磨工艺:通过降低mt/mpo凸纤研磨的绒布作用效果,减小core dip形成

4.总结

市场需求是一切技术进步的推动力,产品正在迎接400g以及等新市场需求的到来,产品技术的变革是必然趋势,有源与无源的技术协调及整合也将更为紧密。

天孚,作为国内光无源器件领域的领军者,正在利用我们多年的技术经验沉淀,理论分析能力,试验平台优势等资源,助力高端有源光模块客户将新一代产品更快速的推向市场,这是天孚人自始秉承的经营理念。

作者:张雨