住友电工面向未来CPO应用的新型光连接器方案

4/01/2020，光纤在线讯，OFC 2020论文，W2A.3，“面向高密度光纤连接的兼容回流焊工艺的2维光纤阵列”，作者 Tsutaru Kumagai等，来自住友电工光通信实验室。本文开发了面向混合光电封装CPO应用的2维光纤阵列（2D-FA），在260摄氏度回流焊后插损小于1dB。

文章指出，未来以51.2Tbps交换芯片为代表的典型CPO应用要求100通道以上的高密度低损耗光纤连接方案（OID），同时这种连接器需要能够支持回流焊工艺，从而支持CPO器件的规模制造。本文基于整合玻璃平板和耐热的注入模具插芯实现了低损耗，高密度和耐热的新型光连接器件。

如图表1，作者比较了各种可选的OID的性能。从通道密度和可扩展性的角度，2D光纤阵列明显由于1D的方案。在各种2D方案中，光纤堆叠（fiber stack）和聚合物插芯（诸如多行MT插芯）市面上已经出现，但是在纤芯对准精度以及耐热方面这两种方案都有缺点。本文所报道的2D-FA由具有高精度通孔的玻璃板组成，液晶聚合物（LCP）插芯具有更好的耐热支持。玻璃作为和SiPh芯片接口材料，可以更好解决对准问题，同时具有优越的同SiPh芯片的CTE（基材的热膨胀系数）匹配，其UV透明性可以支持OID和SiPh芯片基于UV胶连接。

图2给出了住友这篇文章的样品示意。和普通的24纤MT插芯尺寸结构一样（2x12孔，125微米直径，250微米间距，通孔偏心率小于1微米，2个导引孔），本文给出的2D-FA 中的核心是1mm厚度的玻璃板以及LCP插芯。作为LCP插芯的材料，作者选择了包含玻璃填充的LCP，可以具有260摄氏度下小的热收缩率，小于0.5%，同时保持低于370摄氏度的注模温度，具有更好的可制造线。制作好的成品光纤空偏心率小于3微米，这个精度足够实现光纤对准。相比传统的PPS材料（poly-phenylene sulfide ）插芯，在260摄氏度下5分钟后的变形，新的LCP材料保持不变（小于5微米）。

接下来作者利用这一光连接器进行了回流焊工艺的测试，对比产品是标准的MT连接器。试验结果显示新的2D-FA完胜传统的MT连接器。以最重要的插损指标为例，2D-FA回流焊前后的插损分别是0.48dB和0.59dB，最大通道损耗低于1dB。而传统的PPS-MT连接器在回流焊之后插损增加到平均1.95dB。为了进一步验证这种新型连接器结构的可靠性，作者还进行了加速老化测试，结果显示符合Telcordia GR-326-CORE规范。

本文展示了一种新型的基于带有高精度通孔的玻璃板材和LCP材料插芯的新型耐热2D-FA连接器，实现了260摄氏度下偏芯度小于0.7微米，最高插损不高于1dB。而且更重要的这种结构支持更高密度的连接器结构，成为未来CPO应用的理想连接器。