Connettori in fibra ottica: panoramica attuale e tendenze future

Novembre 2021

 

I connettori in fibra ottica come componenti chiave dell’infrastruttura passiva in fibra ottica
Quando si parla di Datacenter si parla in realtà di un sistema complesso e strutturato composto da vari elementi. Ne fanno parte, ad esempio, i cavi, i cassetti e i connettori. Tutti questi elementi sono fondamentali per la buona resa finale, per l’efficienza e la durabilità del datacenter.
I connettori costituiscono una parte essenziale, ne esistono una molteplicità di tipi ma i più attuali sono quelli in fibra ottica. Conoscere la tecnologia e saperla applicare al datacenter è una garanzia di affidabilità per oggi e un investimento per il futuro.
Conoscenza della tecnologia sui connettori in fibra ottica
Un componente cruciale per le prestazioni e l’affidabilità dei collegamenti di trasmissione in fibra ottica sono i corrispondenti connettori in fibra ottica. I tipi di connettori più comunemente usati sono: LC, SC, MTP®/MPO, E-2000®. I connettori LC sono attualmente i più utilizzati e negli ultimi anni hanno sostituito i connettori SC. Gli MTP®/MPO si trovano come connettori multifibra principalmente nel settore dei data center. L’E-2000® si trova principalmente nell’ambiente classico delle telecomunicazioni. Inoltre i connettori Very Small Form Factor stanno guadagnando terreno mentre concept completamente nuovi e innovativi come l’EBO – Expanded-Beam-Optical stanno arrivando sul mercato.
Connettori in fibra ottica con “contatto fisico”
Per quanto diversi possano sembrare, i tipi di connettori in fibra ottica sopra menzionati – LC, SC, MTP®/MPO, E-2000® – hanno come base un sistema di contatto simile, chiamato contatto fisico (PC – physical contact).

Fig. 1

 

Sistema di contatto e proprietà dei connettori PC e APC
Le fibre ottiche sono incollate in un perno di ceramica di precisione, la ferula, e la superficie superiore viene lucidata in un processo complesso. Nella presa del connettore, le ferule sono centrate l’una sull’altra e una forza di contatto definita con precisione da un meccanismo a scatto crea un contatto fisico diretto tra le fibre ottiche. Questo principio esiste in due forme: i connettori PC e APC. Nei connettori PC, le superfici di contatto sono allineate diritte l’una contro l’altra, mentre nella variante APC sono sagomate con una angolazione precisa tra loro, tipicamente con un angolo di 8 gradi. I connettori APC sono caratterizzati da una perdita di ritorno molto bassa e stabile. Questo è un parametro sempre più importante soprattutto per le applicazioni ad alta velocità.

Fig. 2

I connettori in fibra ottica nelle versioni PC e APC offrono proprietà affidabili da molti anni:
– Bassa perdita di inserzione
– Alta perdita di ritorno
– Prestazioni stabili su molti cicli di accoppiamento
Il fattore di pulizia e la corretta gestione dei connettori in fibra ottica.
Rimane tuttavia una sfida: la potenziale contaminazione della superficie del connettore! Gli effetti possibili sono una maggiore perdita di inserzione, specialmente con le fibre monomodali, nonché una alta perdita di ritorno, che nel peggiore dei casi può portare al non funzionamento totale di una connessione. C’è anche il rischio di danneggiare permanentemente le superfici lucide delle estremità dei connettori se sono inserite sporche. In questo caso l’unica soluzione è sostituire i connettori.
Per questo esistono linee guida dettagliate per la gestione dei connettori in fibra ottica. La procedura consigliata può essere vista qui in questo diagramma di flusso:

Fig. 3

In linea di principio, i connettori PC e APC possono essere accoppiati solo quando sono perfettamente puliti, quindi tutti i connettori in fibra ottica devono essere controllati con un microscopio. Se il connettore risulta non idoneo, deve avvenire un’accurata pulizia e controllato di nuovo fino al livello massimo di pulizia. Quando le facce terminali del connettore sono veramente pulite allora si può procedere all’accoppiamento. Per Rosenberger OSI questo processo può essere piuttosto complesso e richiedere molto tempo, ma è uno dei suoi punti fermi per ottenere dei collegamenti al massimo delle prestazioni
Per questo motivo, qualche tempo fa è stato preso in considerazione un altro metodo per i connettori in fibra ottica, che fa uso del principio dell’espansione del fascio di luce, noto come connettore “a fascio espanso”. Qui vengono collegate delle lenti di collimazione davanti alla ghiera o direttamente davanti alla fibra, che espandono e parallelizzano il fascio di luce su un lato e lo rimettono a fuoco nella fibra sul lato opposto (vedi figura).

Fig. 4

Cosa si ottiene in questo modo? L’espansione del fascio riduce significativamente l’influenza delle particelle di sporco. Inoltre non c’è contatto fisico delle superfici finali, che riduce il rischio di danni alle superfici lucidate da parte dello sporco.
Purtroppo devono essere considerati alcuni svantaggi, come la tecnologia relativamente costosa, una perdita di inserzione relativamente alta (circa 1,5 dB) e un utilizzo principalmente limitato alle applicazioni multimodali.
A causa di questi svantaggi, il metodo non è stato ampiamente utilizzato fino ad oggi.
 
Principio Expanded Beam completamente nuovo e innovativo.
Attraverso un ulteriore sviluppo del concept, il principio Expanded Beam viene implementato in un modo nuovo e con una precisione finora sconosciuta. È stato sviluppato e brevettato dalla società 3M™ e quindi porta anche il nome 3M™ EBO. EBO sta per Expanded Beam Optical. Rosenberger OSI, grazie alla sua esperienza trentennale nel settore, è la prima azienda ad assemblare l’innovativo 3M™ Expanded Beam Optical Interconnect con cavi in fibra ottica.
Il fascio di luce viene prima espanso in una ghiera EBO di nuova concezione e poi deflesso di 90 gradi per riflessione totale interna e allineato anche in parallelo. L’effetto è paragonabile a quello di uno specchio di deflessione collimante. Sul lato opposto, cioè nel connettore di accoppiamento, questo effetto è invertito e la luce è accoppiata di nuovo nella fibra. Questo principio è implementato con la ferula EBO qui mostrata (vedi figura).

Fig. 5

Questa è una parte stampata a iniezione di precisione che ha delle scanalature sul retro per il posizionamento delle fibre, incollate in un processo automatizzato. Da sottolineare il fatto che non è richiesta alcuna lucidatura delle estremità delle fibre!
La ferula EBO offre quindi due vantaggi: un principio ottico completamente nuovo con la massima precisione e la possibilità di automatizzare il processo di fabbricazione, che prima era possibile solo in misura molto limitata.
Ad una distanza definita dalla ferula, è fissata una cosiddetta pinza.

Fig. 6

Questo insieme viene poi inserito in una cassetta, che è un componente del connettore vero e proprio.
Qui le fibre sono mantenute in pretensione per permettere l’ulteriore processo di accoppiamento. Si può vedere come le ferule EBO scorrono l’una sull’altra e infine stabiliscono il contatto ottico. La cassetta può essere vista come un blocco di costruzione ideale per integrare questo sistema in altri ambienti di connettori con relativamente poco sforzo.
Caratteristiche di base del sistema di connettori EBO:
– adatto sia per applicazioni monomodali sia multimodali
– la minore sensibilità alla polvere facilita l’installazione e la manipolazione
– alta affidabilità con buoni dati di prestazione
– bassa perdita di inserzione (IL)
– alta perdita di ritorno (RL) – valori IL e RL stabili su molti cicli di accoppiamento
– basse forze di accoppiamento
– varianti e opzioni di connettori flessibili e scalabili
 
Alcune opzioni di connettore come esempio: Il connettore a scatto EBO-12 già assemblato da Rosenberger OSI.
Per concludere, il sistema EBO è molto adatto per l’integrazione in molti tipi di connettori, ma anche in componenti di dispositivi attivi come i transceiver. Il sistema di connettori EBO mostra valori molto buoni ed è anche molto stabile e affidabile.

Fig. 7

Connettori Very Small Form Factor in ascesa
Un nuovo connettore innovativo che appartiene alla categoria Very Small Form Factor (VSFF) è l’MDC (acronimo di Miniature Duplex Connector) di US Conec. Si tratta di un vero connettore duplex push-pull basato sulla tecnologia della ferula in ceramica integrale da 1,25 mm.
Progettato come Media Dependent Interface (MDI) o interfaccia ottica dei nuovi ricetrasmettitori SFP-DD e QSFP-DD, ha il potenziale per sostituire in massa il connettore LC-Duplex.
Questi nuovi connettori miniaturizzati hanno un ingombro corrispondente nella parte anteriore del pannello grazie alle dimensioni significativamente più piccole rispetto ai connettori SFF (Small Form Factor) di successo – come l’LC.

 

Esempi di applicazione:
– Collegamento diretto MDC trunk – cavo patch, utilizzando pannelli frontali parziali di accoppiamento MDC
– Esempi di moltiplicazione della densità di porte per unità rispetto a LC duplex
– All’interno di questa area di applicazione, l’MDC si distingue per il suo robusto e flessibile avvio push-pull, che permette una facile gestione nonostante le più alte densità di porte.
– PreCONNECT® SMAP-G2 UHD 19” 1 U 4/4 housing con 128 MDC (32 accoppiatori MDC 4x in campo patch) MDC 4x su trunk whips in housing
– PreCONNECT® SMAP-G2 UHD 19” 1 U 4/4 alloggiamento con 192 MDC (48 accoppiatori MDC 4x in campo patch) MDC 4x su fruste trunk nell’alloggiamento
– 40/100/200GBASE-SR4
– PreCONNECT® SMAP-G2 HD 19” 1 U 6/6 alloggiamento con 144 (36 accoppiatori MDC4x) in campo patch 2 interfacce PreCONNECT® OCTO MTP 4+4F per cassetta lato posteriore
– 400GBASE-SR8
– PreCONNECT® SMAP-G2 HD 19” 1 U 3/3 alloggiamento con 144 (36 accoppiatori MDC4x) in campo patch 2 interfacce PreCONNECT® SEDECIM MTP 16F per cassetta lato posteriore

 

 

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Informazioni su Rosenberger OSI
Dal 1991, Rosenberger Optical Solutions & Infrastructure (Rosenberger OSI) è azienda riconosciuta per connettività basata su fibra, soluzioni di cablaggio e servizi di infrastruttura nelle aree dei data center, reti locali, reti mobili e applicazioni industriali. In qualità di fornitore di soluzioni integrate, abbiamo un’elevata esperienza nello sviluppo e l’eccellenza operativa nella produzione di soluzioni di sistema per reti di comunicazione. I nostri servizi completi consentono il funzionamento sicuro ed efficiente delle infrastrutture digitali. Questa organizzazione, unita alla nostra forte attenzione al cliente, ci rende unici e un partner forte nel mercato globale. Rosenberger OSI impiega circa 740 persone in Europa e Nord America e fa parte del Gruppo Rosenberger che opera a livello globale dal 1998. Il Gruppo Rosenberger è un fornitore globale leader di soluzioni di connettività ad alta frequenza, alta tensione e fibra ottica con sede in Germania.

Informazioni dettagliate su: www.rosenberger.com/osi