本文將探討是什麼吸引眾多的系統架構師和機械設計工程師來使用盲插光學互連系統，以及相應的設計要求、光纖密度的推動因素、維護作業、產業動態及人們對於未來需求和挑戰的看法。
與前面板光學連接作業一樣，板載光學(OBO)模組可以透過標準的多光纖圓形護套光纜、帶狀光纖或者附著到OBO模組上的帶狀預成型光纖技術，方便地連接到光學背板連接器上。
光學的FlexPlane還可以結合FlexPlane端上於光學背板的連接元件以及另一端上附著的OBO來使用。透過這種方式，可以在系統元件內部實現密度較高、極其複雜的光纖埠映射。在很多方面，硬體設計師和系統架構師都被這類介面技術所吸引。
・釋放前面板空間，進而增加氣流以及用戶端介面或網路介面。
・不再需要為前面板的布線連接進行手動安裝，進而加快系統部署、升級與維修的速度。
・提高互連系統的密度並簡化光纜的管理，遠遠超越傳統的前面板光學連接器和光端機。
・通過特定於系統的內置連接配置，例如光學重排，可以實現線卡和抽屜的標準化，進而使用機殼外部的標準結構化布線，這樣就允許系統元件達到更高程度的模組化。
光學背板連接器類型
在幾十年前，首先上市的是分門別類陶瓷插芯的光學背板連接器，在很大程度上該型連接器都以用戶端的產業標準連接器為基礎，例如MU、SC和LC，以及適合特定供應商應用與定制端的版本。陶瓷單光纖插芯互連系統在介面的每一側都採用圓柱型的套管，套管在陶瓷對開套管內部對準，而該對開套管則固定在一個通常安裝在背板上的配對外殼當中。介面的電路板側是一種定制的外殼，安裝在印刷電路板上，印刷電路板對套管起固定作用，套管的設計可以正確插入對準至背板外殼中。
光學性能和光密度模仿了基於標準的連接器，在尺寸上提供了額外的淨空，供閉鎖和安裝功能使用。埠的數量範圍通常在2到8個連接器之間，採用了1.25或2.50毫米的套管。由於廣泛採用標準的連接器，清潔和檢測作業更加標準化，可以獲得良好的支援。當今的LC盲插介面最常在2、4和8埠的配置中使用，支援多模和單模光纖。
基於多光纖MT套管的光學背板介面最為常見，透過在每個套管上整合多條光纖並且在每個連接器上整合多個套管埠，與陶瓷單光纖套管相比，實現的光纖密度要高得多。埠的數量範圍通常在1到8個MT型套管之間，使用48個光纖套管時，在16×55毫米的面積上可為每個連接器啟用多達384條光纖。這類介面可從多家製造商處供貨，提供眾多的配置與安裝形式，滿足對於卡籠樣式的需求以及特定於系統的機械和封裝上的需求。
MT型套管採用精密成型的聚酯套管，在公端/母端配置中透過金屬導銷對準。內部結合了光學背板連接器外殼，這就需要詳細考慮機械調準和密封問題，以實現正確操作。
光學背板連接器機械性能概覽
系統架構師與光學背板連接器工程師之間早期溝通具有至關重要的作用，因為系統架構、機械外殼、連接器介面和系統光纖連接方案的需求都緊密聯繫。整個系統中連接器的光纖可以達到較高的數量，過千的數量才能滿足機械、光學元件、光纜管理、熱能及使用上的一系列複雜的需求。如果要在事後向系統設計中添加光學背板連接器，或者甚至由於機械安裝、卡間距以及機殼設計上的要求而對各種不同類型的介面進行更改，那樣幾乎不可能。較為靈活的方面則在於每個連接器上的光纖數量，由於多光纖MT套管，以及為多個MT套管埠提供支援的光學連接器，皆提供眾多可用的選項。光學性能則成為其中的權衡因素，因為隨著每個套管上光纖數量的增加，以及在光纖管理的過程中，一個單獨的光學背板連接器可以實現數百處的光纖連接，光學性能也會隨之降低。
由於配對時幾何外型以及連接器類型的關係、所需的閉鎖力和夾持力上的細微差別，光學背板連接器的機械設計與安裝要求，會很大程度地影響機殼的設計。顧及套管都是單獨承受彈簧載荷，在光學背板連接器或者在卡的前面板插鎖上就必須考慮這些力。每個MT套管上的彈簧力範圍從12光纖套管上的10牛頓起，一直延伸到每個套管上24條以上光纖情況下的20牛頓，對於連接器上的每個套管埠來說彈簧力將倍數成長。考量帶有8個24光纖MT套管埠的光學背板連接器，以及每個卡上4個連接器的情況，則每個卡上所需的夾持力將增加至640牛頓。光學背板連接器提供兩種類型，即自鎖式和非閉鎖式，對於後者來說，卡插鎖和機殼/背板結構必須將套管彈簧壓縮，並將各個卡和連接器保持在插入狀態。
自鎖式光學背板連接器提供了額外的Z軸行程，或者根據背板的設計公差提供浮動式的緩動卡。兩種版本之間的權衡因素在一定程度上取決於每種連接器的設計，並且插鎖會增加額外的尺寸、提高設計上的複雜性與元件數量，因而影響到密度、連接器的複雜程度及成本。這就是造成擴束和備用套管介面產生吸引力的原因之一，因為它們可以在很大程度上降低使套管保持接觸所需的彈簧力，在獨立於光纖數的情況下，往往可將所需的力減少5到10倍。
光學背板連接器通常安裝在後面板上，後面板上設有開孔，可使連接器安裝在內部，進而使光纖通過，抵達機殼的背部。就像電氣背板連接器一樣，光學背板連接器也提供多個版本，可以支援共面、正交和標準的卡籠設計，以及更新型的機架式抽屜/滑道架構，這些版本的安裝方法與機械要求各不相同(圖1)。安裝方法包括螺絲安裝、鉚釘安裝、固定夾安裝及滑入配合，要求連接器外殼進行機械懸浮，進而在卡或抽屜元件放入到背板/機殼中時滿足插入公差的要求。
如果卡籠或機架的機械公差超出了連接器支援的範圍，則通常會利用導銷來提高配對精度。由於光學連接器通常較長一些，或者首先要按照配對順序來插入，因而不能使用電氣連接器來發揮引導的功能。此外，板上安裝的電氣連接器不會浮動，因此光學連接器必須提供浮動功能以避免多個介面之間結合。機械設計人員必須仔細考慮這些事項，並且在連接器的選擇過程中也必須加以考量。
機械和環境性能的測試與資格標準，根據涉及的多光纖連接器的TelcordiaGR-1435-CORE標準確定。這類連接器的耐久性和性能主要由套管的性能來決定，其中的最佳光學性能可以超過已確定的50次插拔的要求。特定於系統的機械管理和光纜管理驗證作業在整個開發過程中都相當關鍵。
光學背板連接器的一個獨一無二的特點在於，推動著各家供應商之間進行協調或者促進互通性發展的行業標準少之又少。主要是在VITA和ARINC的組織當中，標準化方面的工作開展極其有限，重點關注的還是苛刻條件的環境及航太應用，在這些應用中只有少數幾家供應商可以實現交互操作，而在設計上還沒有完全協調。在光學背板連接器製造商當中，用於保護和固定光纜上的套管以及連接器外殼內部的套管的設計方法存在著很大的不同，各家製造商都嘗試在密度、魯棒性和易用性之間達到一定的折衷。一些低密度的版本將工業標準的MPO/MTP連接器作為配對介面，而大多數的版本都採用專利的固定夾和連接器，使得供應商的互通性根本無法實現。對於系統設計人員及使用者來說，重要的一點在於要充分瞭解光學套管在安裝夾中的固定方式、製造和維護過程中在主連接器外殼上的安裝與拆卸流程，以及在計畫使用的系統中開展可能的檢測或清潔作業的方法。
替代用的多光纖套管解決方案正在開發過程中，可以解決終端使用者在魯棒性和易用性上的問題，目標則是降低總購置成本。這類套管具有的其他優勢還包括降低了對灰塵/碎屑的靈敏度、減小了彈簧力、採用不同的機械配對方式，同時具備對準方面的優勢。就像任何物理配對介面一樣，在套管表面保持一定的潔淨度，進而使光纖到光纖的接觸不發生減弱，對於光學性能以及防止光纖表面發生損壞來說至關重要。在光學背板連接器中，這一點尤其重要，因為在操作套管介面以進行清潔和檢測時會更加困難。套管和光纖的碎片引起了業界對不需要光纖到光纖物理配對套管介面的興趣，這類套管包括擴束套管和光纖間隙套管。當替代用的多光纖套管在體積上是以工業標準的MT套管為基礎時，它們就可以在任何基於MT套管的背板連接器中實施，進而拓寬連接器的應用領域並降低總購置成本。
光纖介面清潔與檢測至關重要
由於光學背板連接器往往安放在機殼或者機架，或者間距較窄的卡內部較深位置處，對介面的操作會受到限制，因而光纖介面的檢測和清潔工作會受到極大的影響。此外，安全活門也是光學背板連接器上經常採用的一種方法，用於為套管介面提供保護，同時有助於確保眼部安全，因此完全的防塵往往並不可行，使清潔和檢測用品成為一種必需的條件，在工廠和現場使用時需要考慮在內。在系統的待機卡針對具體的機殼和光學背板連接器的實施作業而正確安裝並定位後，可以透過這些待機卡上特定於連接器的固定裝置來實施工業供應商提供的清潔和檢測設備。由於其中存在著極大的複雜性，在運送含有出廠前已檢測、清潔過並獲得良好保護的介面的系統元件時，需要非常小心，這樣才能使首次裝機的系統啟動速度達到較高的水準，否則長期的維修和檢驗作業需要付出更多的人工。這些挑戰都起了強大的推動作用，使業界增加對擴束套管和替代套管技術(例如氣隙套管)的興趣，因為在檢測、清潔和終端使用者的購置成本中，這些技術可以為其中的許多方面減輕負擔。
背板連接器未來需求與挑戰
光學背板連接器的路線圖應包含以下幾個方面：
・版本支援機架式架構之類的新應用，整合更大的機械公差和魯棒性，進而適合大型和重型的抽屜和/或滑道使用。
・版本在每個套管或每條光纖上降低插入力，以便實現更經濟的卡設計與背板設計。
・整合替代用的多光纖套管技術，簡化部署和使用，同時減輕清潔和檢測上的負擔，進而降低總購置成本。
・改善清潔和檢測技術
・支援新的光纖類型以提高密度、縮小光纖的體積
・在標準化潛力方面開展工作，為供應側確保安全性並通過更加廣泛的採用來增加使用數量
(圖2~8所示為莫仕(Molex)提供的光學背板互連系統，其中的一些範例。)
(本文作者任職於Molex)
