在ECOC2022的PPT汇编中,提到采用透镜MPO连接器来做CPO的插拔接口,在2022合集下册,也写了几家用于CPO的连接器案例,包括采用透镜的非接触式。
今天写一下古河在2023年1月份发表的采用透镜方式的非接触式结构。
CPO目前的协议是3.2Tbps,也有很多厂家设计了6.4Tbps以上的demo,光纤可大多60+、70+根,为了能在有限接口面积上部署这些根光纤,矩阵几乎是唯一的选择了。
另外就是采用,WDM,尽量减少CPO端口的光纤数量。
古河依然选择了树脂材料来制作CPO,便宜,但性能挑战也很大。因为树脂的热膨胀系数非常大,导致较大的损耗。
大多数树脂热膨胀系数在55-80ppm/℃之间,光纤的热膨胀系数0.55 ppm/℃,大多数厂家选择PPS并且掺入玻璃粉来降低这个系数,可降低至20ppm/℃,合集2022下392页也写了,玻璃粉产生表面小颗粒凸起,对阵列光纤的整体插入损耗影响很大。
前端采用透镜,来制作非接触式插拔,是缓解物理接触型光纤端口损耗劣势的一个方法。
光纤从后端导入,斜端面研磨或切割,降低回损,光纤以及透镜都采用胶水黏合。
这里头有几个细节,斜端面的角度,与透镜的折射率相关,常选择8°,方式有机械研磨,也可以选激光切割。
机械研磨就是传统工艺,激光切割的话,选择激光波长刚好是光纤玻璃可吸收的波段,则玻璃吸热后端面融化,表面张力形成弧形,可进一步增加耦合效率,降低插入损耗。
其次是透镜选择树脂材料,在以前的光模块,光功率比较小,现在CPO有外置激光器的选择,功率+20dBm, +23dBm, 光功率非常之大,树脂会产生吸收,自发热,升温之后折射率改变,导致焦点偏移。
所以,选择合适的胶水黏合层厚度,以及透镜焦点的设计,对于插入损耗的控制十分重要。
不同的入射功率,树脂透镜的焦点不同。需要权衡初始焦点的设计以及胶水的厚度。
下图是古河给出的10-23dBm入射功率, 兼顾各个功率点设计结构,插入损耗<0.5dB