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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: 1114

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”

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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

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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。

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4)Core Dip指标与Return Loss回波损耗的对应关系:

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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

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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

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PC vs APC端面对接反射示意

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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

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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”

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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”

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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:

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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

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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

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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

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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

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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

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