扩束连接技术与市场展望：恶劣和困难环境条件下的关键应用

当前的数据中心市场需要以更低的成本增加对高带宽的需求，此外，新的应用程序要求在边缘计算基础设施中布置多个 IT 设备，这些设备可能会面临恶劣的室外环境。这突显了传统通信架构的局限性，我们可以注意到基础设施空间成本、温度/热管理和信号完整性方面的重大挑战。

日益更新的产品和解决方案被挖掘出来克服数字化转型带来的当前挑战——大数据正在被创建和使用以支持日常生活的关键应用程序。光纤连接的最新进展和新研究促进了非物理接触的发展，建立了一种称为扩展光束的新技术，这项新技术旨在支持恶劣和困难环境条件下的关键应用。

扩束原理：

扩束技术使用两个需要相互匹配的透镜，其中一个透镜应位于光纤的末端，光束从那里出射，另一个将位于光纤将连接到的接收器处。光纤出现的透镜将扩展光束，形成平行光线，然后，第二个透镜将重新聚焦该光并在与原始光束大小相同的第二根光纤中重建光束。为了实现光束的扩展和重建，透镜的折射率必须是恒定的（球透镜）或可以通过透镜变化（渐变折射率透镜）。

扩束技术的好处：

扩束技术不仅有助于多种应用的可扩展性和快速部署，而且有助于提高系统的可靠性。数据通信安排变得更加可靠，因为光纤的末端没有相互接触，因此在使用这款连接器时，可以避免了因灰尘颗粒的压力而导致光纤或套圈碎裂、划伤或不可逆转损坏的风险，使扩展光束成为部署在军事和任何其他需要支持恶劣环境中的关键条件的应用中的完美技术。

与物理连接器的区别：

为了比较物理连接器与扩束连接器的性能，我们可以使用两个常用参数作为参考：

1. 光学性能，比较插入损耗 (IL) 和回波损耗 （RL)。

2. 环境性能，比较极端户外条件下的性能。

光学性能：

在光缆中，插入损耗是相对于进入光缆的光损失的光量。在谈论插入损耗时需要考虑的主要因素是纤芯的对齐、清洁和抛光程度。理想的连接应该是光纤的纤芯之间完美对齐，不幸的是，由于以下因素可能导致多种不匹配：

· 物理连接器末端之间的间隙。

· 连接对齐不良，光纤末端在轴向平面的任何位置都可能处于错误位置。

· 不同的纤芯直径。

· 不同的涂覆层直径。

清洁度同样也会影响插入损耗，因为连接器端面的灰尘颗粒会对插芯和纤芯造成不可逆转的损坏，众所周知，纤芯的直径很小，非常容易被污染。抛光不仅会影响插入损耗还会影响回波损耗，而抛光质量和抛光类型又是回波损耗影响的主要参考，因此将在回波损耗部分说明中进行说明阐述。

光纤的回波损耗可以定义为返回到光纤输入路径的不需要的反射，这些微小的反射可能会对激光源产生影响，从而导致噪声或损坏收发器。

与回波损耗相关的最关键因素是抛光质量和抛光类型。抛光质量差可能会在光纤之间产生间隙分离或倾斜分离，从而导致玻璃和空气之间的折射率差异，从而将其转化为回波损耗。

不同类型的抛光也会影响连接的回波损耗。平面PC抛光可以消除因抛光不良引起的折射率差异；然而，如果任何套圈被污染，就会危及光纤物理接触的可靠性。PC 抛光使用圆形 PC 抛光端部，仅允许光纤接触，但是，这会产生不需要的反射，并且这些反射会反射回光纤源，从而导致噪声。角度抛光 (APC) 设计为 8 度或 9 度角，该角度将吸收可能发生的任何反射，将不需要的反射光束从纤芯带到包层。

扩束连接器在光学性能方面具有限制特性，这些类型的连接器之间存在间隙，这意味着光束必须通过几个具有不同折射率（玻璃-空气-玻璃）的表面 材料之间的过渡会产生光线的部分反射，从而导致插入损耗的增加和更高的回波损耗。

环保性能：

物理连接器和扩束连接器在正常环境条件下都具有良好的性能，但当我们考虑灰尘、沙子、污垢或水分以及液体等因素时，情况会发生变化。

在经常暴露于灰尘、沙子或污垢的条件下，与物理连接器相比，扩展光束具有明显的优势。这些类型的颗粒对物理连接器来说是一个很大的风险，在这种情况下实施这些解决方案时会降低系统的可靠性。扩束解决方案没有可能对纤芯造成永久性损坏的物理接触，这意味着小颗粒不会构成大威胁，从而在提高系统可靠性的同时将风险降至最低，此外清洁和维护更容易和更快，这可以转化为在此类环境中部署扩束连接器时降低运营成本。

在暴露于湿气或液体的条件下，扩束连接器可能具有意想不到的性能。在理想情况下，扩束连接器的原理表明光线必须通过玻璃-空气-玻璃，但在镜片暴露于水分或液体的情况下，光线也必须通过污染物（玻璃-污染物-空气-污染物-玻璃），这会降低系统的性能。另一方面，物理连接器具有保护性配合，可作为防潮和防液体的防御屏障。

结论

扩展波束是一种新技术，由于在传统集中式架构之外实施数据传输系统的新必要性或将这些基础设施移动到远程位置的需要，它变得越来越流行。设计师和工程师在最终决定部署哪种解决方案之前，应始终评估多个方面。目前，许多应用程序和标准被开发与制定，这意味着这两种类型的解决方案都可以实施，但技术人员了解这两种类型的连接器之间的差异以及它们将要所处的环境条件非常重要。

此外，许多公司正在进行研究和开发以减少扩束连接器的弱点。作为光纤连接器的全球领导者，Rosenberger 与 3M公司合作开发了一种名为：3M™ 扩束光学 (EBO） 闩锁连接器的新型连接器，这些创新连接器使用新的反射镜来消除和减少以前的缺点扩束技术。如果您有兴趣了解有关这项新技术和正在使用的应用程序的更多信息，请随时向 Optical@rosenbergerap.com 发送任何询问，我们的专家将帮助您澄清相关疑问。

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