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