在數據中心中,經常用到一種稱為MPO的光纖連接器/光接口。如我們上一篇文章中提到的400G DR4光模塊,其光接口就是MPO。MPO光纖連接器既可以應用到多模光纖中,也可以用作單模光纖的連接器。
數據中心中,常用到MPO光接口的光模塊如下:
應用MPO光接口的光模塊

然而,細心的同學會發現很多公司將這種接口的連接器命名為MTP光纖連接器,或者合起來稱作MTP/MPO光纖連接器。這是什么原因呢,MTP又從何而來呢。
1.MPO和MTP光纖連接器
MPO是英文Multi-fiber Push On的縮寫,由日本NTT公司設計的代多芯光纖連接器。它的主要工業標準為IEC-61754-7,目前國標為YD/T1272.5-2009, 美國標準為EIA/TIA-604-5。
MTP是英文Multi-fiber Termination Push-on的縮寫,是美國US Conec公司為他自己的MPO連接器注冊的商標,其通過多個創新的設計,對MPO連接器做了很多優化,有自己的保護。所以,MTP連接器就是MPO連接器,只是比普通的MPO連接器具有更優秀的機械和光學性能。MTP連接器,符合所有MPO連接器的專業標準。
MTP是一種高性能的MPO連接器。
2.MPO連接器的組成
MPO連接器是一種多芯多通道插拔式連接器。它的主要特征是由一個標準直徑為6.4mm×2.5mm的矩形插芯,利用插芯端面上左右兩個直徑為0.7mm導引孔和導引針(Pin)進行精確定位,兩個導引針的間距為4.6mm。
它主要用于多芯并排光纖的連接,常見的有8芯、12芯、24芯等,目前有些公司已經可以提供72芯,甚至96芯的光纖連接,光纖之間的間距為250um。在MPO連接器對接時,有一個裝在插芯尾部的彈簧對插芯施加一軸向的壓力,直到連接頭的外框套跟適配器鎖緊。插芯上的側面有一個凸起(Key),用作用連接時確定正確的線序。外框套側面有一個白色標記(White dot),用于識別光纖的位置,以下圖的MPO12光纖連接器為例,與白色標記在同一側的為P1(fiber position 1),另一側的為P12。


MPO結構和組件
[from:文獻1和2,飛哥編輯]
MPO連接器包括:尾護套、接管、止動環、彈簧、導引針、固定器、MT插芯、外框套、防塵帽等組件。
另外,按照MT插芯的研磨方式,MPO連接器可以又分為:
MPO平面連接器(MPO Plane Connector):插芯端面為平面的MPO連接器;
MPO斜面連接器(MPO Angled Connector):插芯端面為斜面(通常為8°角)的MPO連接器;
3.MTP連接器優化了哪些地方
(1)MTP連接器的導針為不銹鋼橢圓型,該設計可以提升對準精度并降低對導引孔的磨損。
傳統的MPO連接器中,導引針雖然經過倒角,但是針頭的臺面仍然很銳利,反復插拔會使導引孔附近的端面發生開裂或者損傷,進而影響連接器插損的穩定性。下圖是MTP和MPO連接器插拔可靠性測試對比,MTP連接器插拔600次后,導引孔附近的端面基本完好;而MPO連接器插拔500次后,導引孔附近的端面有明顯的破損。


MTP和MPO連接器插拔可靠性測試對比
[from:文獻3]
(2)MTP光纖連接器的彈簧設計限度多芯帶狀光纖應用的帶狀間隙,從而防止光纖損壞。
下圖是MTP和MPO連接器內部結構的對比,我們可以看到MTP的彈簧截面設計不是常規的圓形,而是橢圓形設計,可以限度給予帶狀光纖空間,減少插接時彈簧活動對光纖的損傷。
另外,MTP連接器的導引針的固定夾上有一個凹槽,可以將彈簧固定在凹槽內,可以使彈簧力居中。


MTP和MPO連接器內部結構的對比
[from:文獻4]
(3)MTP連接器設計的導引針固定夾,可防止導針丟失。
(4)MTP連接器的外框套可以拆卸。這樣做的好處是:一、方便MT插芯在生產時返工研磨,保證性能不打折扣;二、方便MTP連接器的極性,在生產組裝后可靈活改變;三、插芯組裝的干涉檢查。
(5)MTP連接器允許MT插芯在外套框內浮動,提高了機械性能。這樣當兩個MT插接時,施加一定的外力,不會改變兩個端面的物理接觸,盡可能保持光學性能不劣化。


MTP連接器允許MT插芯在外套框內浮動
[from:文獻5]
4.需要關注哪些性能
a.光學性能指標
根據國標YD/T 1272.5-2009,
(1)MPO單模連接器插頭的光學指標
插損(dB) | 回波損耗(dB) | ||
通過標準適配器和標準接頭連接 | ≤0.8 | >30 (MPO/PC) | >50 (MPO/APC) |
兩個接頭通過適配器任意連接 | ≤1 | >20 (MPO/PC) | >40 (MPO/APC) |
(2)MPO多模連接器插頭的光學指標
插損(dB) | 回波損耗(dB) | ||
通過標準適配器和標準接頭連接 | ≤0.7 | Not defined | Not defined |
兩個接頭通過適配器任意連接 | ≤1 | Not defined | Not defined |
b.端面幾何形狀
國標YD/T 1272.5-2009,只對用作測試參考的標準插頭的端面幾何形狀技術指標做了規定,并沒有對待測插頭做規定。
參考國際標準IEC 61755-3-31:2015,主要的端面技術指標如下表:
項目 | 標準值 |
X軸研磨角度Ferrule Surface X-Angle (°) | -0.15 to +0.15 |
Y軸研磨角度Ferrule Surface Y-Angle (°) | -0.15 to +0.15 |
Y軸研磨角度Ferrule Surface Y-Angle (°) (APC) | 7.8 to 8.2 |
光纖高度Fiber Height (nm) | 1000 to 3500 |
光纖高度差Fiber Differential Height-Adj. (nm) | ≤300 |
負共面性Minus Coplanarity (nm):的光纖與擬合光纖平面之間的光纖高度差 | ≤400 |
X軸曲率半徑Ferrule Surface X-Radius (mm) | ≥2000 |
X軸曲率半徑Ferrule Surface Y-Radius (mm) | ≥5 |
光纖球半徑Fiber Tip Spherical Radius (mm) | ≥1 |
Geometry Limit(較復雜,用于評估MPO端面) | ≤17.4 |
最后,如果對MPO光纖連接器進行詳細測試,可以參考國標YD/T 1272.5-2009和GR-1435-CORE進行,主要包括外觀、溫濕度、機械等測試。
參考文獻:
[1]/understanding-fiber-polarity-method-which-to-choose.html
[2]/technical/mtp-mpo-connector-difference
[3] MPO光纖連接器.ppt
[4] https://www.esds.co.in/kb/what-is-the-difference-between-mpo-and-mtp/
[5] Keith Alan Knightet al. “Multifiber connector having a free floating ferrule”, panent(US6085003A)
[6]國標YD/T 1272.5-2009
[7] IEC 61755-3-31:2015
[8] GR-1435-CORE
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