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数据中心光纤洁净度—关于污染物的小秘密

数据中心光纤洁净度—关于污染物的小秘密

当今的数据中心需要超高速、超低延迟的网络环境,以支持新技术和新应用程序在全球各地的部署;需要部署最优的技术解决方案,以便传输海量数据,支持各种商业交流与社交互动。

然而,所有这些努力都可能因光纤连接器末端的一粒灰尘、一滴油脂甚至一片皮屑而毁于一旦。

污染物有这么厉害?

污染物对光纤的影响至少有两个方面,一是污染物对于光的散射或吸收会造成光功率损耗(插入损耗),另一方面还会影响光信号的信噪比和反射功率(回波损耗)。这些问题的源头可能是污染物的直接光学效应、刚性污染物造成的气隙以及污染物造成的端面损坏等。

例如皮屑,在观察中完全呈黑色,为不透明物质,可能会完全遮挡光信号,皮屑的不规则边缘还会导致光线偏转(见左图)。

而端面的微小颗粒,在连接中可能会承受巨大压力而被碾碎。下图中白色圆盘实际上是在连接建立时被压碎的球形钢粉颗粒。在这种情况下,球形钢粉颗粒的强度足以损坏光纤内部的玻璃成分(见右图)。

都有什么污染物?

事实上,皮屑和颗粒都只是污染物的一小部分,我们研究了数据中心中常用的单芯光纤连接器和多芯光纤连接器,连接器端面上的物质类型极为繁杂,其中许多都无法确定,包括:

 

  • 皮屑,初步确认为含氮的有机颗粒,但是从组成成分上,很难将其与聚酰胺聚合物颗粒进行区分;
  • 矿物质和其他无机碎屑;
  • 油脂;
  • 许多常见“有机”(含碳)颗粒,其中一些可能来自用于制作连接器外壳组件的注塑成型聚合物;
  • 在带有氧化锆插芯的单芯纤维连接器以及带有玻璃聚合物套圈的MPO连接器上都发现了这些物质。这些物质在颗粒大小和形态上存在着很大的差别。

这些污染物都来自于哪?

在连接器上发现的多种污染物成分,其类型之广泛并不足为奇,因为连接器是在正常的工业生产环境下生产出来,而且生产条件各不相同。连接器在生产过程中会经过多个加工和处理环节,都有污染的潜在可能。例如在抛光过程中可能会产生残留物,检测过程中的夹具可能会粘连碎屑,操作人员可能会留下指纹。此外,连接器还会暴露于遍布光缆材料和外壳零件的加工及组装环境中,积累空气中的灰尘。

不仅如此,防尘帽在注塑成型和移动过程中,也都可能会产生微粒碎屑,经过震动、接触或气流可能会转移到端面。此外,防尘帽通常由PVC制成,含有油性化合物(通常是邻苯二甲酸盐),有时候会在连接器上留下油脂,并在对接时形成污染。

最终,连接器在组装完毕并加防尘帽之后,进入客户安装场地并进行对接时,仍有可能会因为暴露空气或者接触夹具等问题产生污染。

优化的防尘帽的设计

因此,我们发现非常有必要对防尘帽的设计进行优化,以便更好地应对污染和碎屑迁移风险。从标准防尘帽剖面图可以看出,目前的设计存在引入污染物的风险。

在此过程中,我们尝试了多种标准的和经过优化的防尘帽设计方案,并测量了每种设计方案在加盖/开盖后对端面污染的影响。最终,我们发现经过优化后的防尘帽可以很好地降低光纤污染的可能。

真正的即插即用——领先的康宁CleanAdvantage™技术

目前,康宁已经在整个连接器的生产过程中应用了CleanAdvantage技术,并在工厂预安装的优化防尘帽,确保安装人员在打开连接器包装后应可以立即使用连接器连接设备,而不需要先逐个清洁连接器,更不需要按照惯例对连接器进行检查。可减少安装时间多达17%,并减少清洁耗材成本多达95%。

我们采用多种清洁方法,对大量多模光纤链路上的插入损耗进行了测试。结果充分表明,从插入损耗分布和插入损耗故障次数来看,采用经过优化后清洁流程处理的产品以及因装配防尘罩而无需进一步清洁的产品(“在数据中心无需清洁”的情况,绿色曲线)在性能上可媲美或者优于“现场”清洁的产品(蓝色曲线)。