浦芮斯磁光開關(guān)切換壽命超過1000億次

  ICCSZ訊  作為全球磁光技術(shù)近二十年的引領(lǐng)者，浦芮斯光電(Primanex Corporation)自豪地宣布：經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)四個(gè)月的連續(xù)不間斷測(cè)試監(jiān)控，磁光開關(guān)的切換壽命實(shí)測(cè)超過1000億次。這是全球光電子產(chǎn)業(yè)有史以來針對(duì)光開關(guān)切換壽命的最長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)記錄，將進(jìn)一步增強(qiáng)各業(yè)界客戶將磁光開關(guān)技術(shù)應(yīng)用于高可靠性領(lǐng)域的信心。

圖一：浦芮斯新品-小型化集成1x4磁光開關(guān)模塊

圖二：在線監(jiān)控實(shí)驗(yàn)原理示意圖

  該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路為對(duì)待測(cè)磁光開關(guān)進(jìn)行在線不間斷監(jiān)控，以驗(yàn)證磁光開關(guān)在不間斷高速切換狀態(tài)下實(shí)際可以達(dá)到的壽命，并在線監(jiān)控磁光開關(guān)的光學(xué)性能和切換性能。以上圖二為實(shí)驗(yàn)原理示意圖：通過信號(hào)發(fā)生器輸出方波信號(hào)至光開關(guān)驅(qū)動(dòng)板并同步至多通道示波器;以直流電源供電之光開光驅(qū)動(dòng)板輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制待測(cè)光開光進(jìn)行通道切換;1550nm光源輸出光信號(hào)至光開關(guān)輸入端，從待測(cè)光開關(guān)輸出的光信號(hào)分別送至高速響應(yīng)光電探測(cè)器(PD)和光功率計(jì)模塊(PM)：PD將接受光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，由多通道示波器在線監(jiān)控通道切換性能;PM接收光信號(hào)，在線監(jiān)控光開關(guān)的插損變化。

  針對(duì)1x2光開關(guān)的切換次數(shù)，按傳統(tǒng)定義方式：從通道一切換到通道二，然后再從通道二切換回到通道一，此為一次完整的切換。本次實(shí)驗(yàn)采用高速版磁光開關(guān)，切換頻率為10KHz。按目標(biāo)切換次數(shù)1000億次計(jì)算，則實(shí)驗(yàn)時(shí)間達(dá)到116天?？紤]到測(cè)試為期四個(gè)月，所有測(cè)試相關(guān)儀器均配以UPS不間斷電源;考慮到切換頻率高達(dá)10KHz，磁光開關(guān)內(nèi)部電磁線圈組件存在發(fā)熱，特安排以熱電偶附著于待測(cè)器件外殼體表面進(jìn)行測(cè)溫;特別考慮到在測(cè)試過程中測(cè)試所用激光源功率可能存在長(zhǎng)期漂移，在光源輸出端特別分出一路進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控，以歸一化光源功率漂移的影響。

  實(shí)驗(yàn)從2018年1月13日開始，5月8日結(jié)束;每天兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)記錄光功率模塊測(cè)量的插入損耗值和熱電偶監(jiān)控的待測(cè)樣品殼體表面的溫度值。過程監(jiān)控結(jié)果如下兩圖：

圖三：插入損耗在線監(jiān)控結(jié)果

圖四：器件殼體表面溫度在線監(jiān)控結(jié)果

  以上圖四顯示，在長(zhǎng)達(dá)四個(gè)月的測(cè)試過程中，以高達(dá)10KHz頻率進(jìn)行高速不間斷切換的磁光開關(guān)的殼體表面溫度維持在(38+/-2)攝氏度;圖三中記錄的插入損耗均為針對(duì)第一時(shí)刻點(diǎn)歸一化之后的結(jié)果，表征了測(cè)試過程中損耗的相對(duì)變化量，可以觀察到隨時(shí)間老化的跡象，損耗最大變化量在-0.2dB左右。在開始實(shí)驗(yàn)之前對(duì)待測(cè)樣品的插入損耗、偏振相關(guān)損耗和通道串?dāng)_在常溫狀態(tài)進(jìn)行了測(cè)量，在四個(gè)月的不間斷測(cè)試結(jié)束之后再次對(duì)以上光學(xué)性能在常溫下進(jìn)行了測(cè)量，如下圖所示：

圖五：磁光開關(guān)在切換實(shí)驗(yàn)前后的光學(xué)性能對(duì)比

  光纖通信行業(yè)針對(duì)光無源器件和光開關(guān)的可靠性標(biāo)準(zhǔn)Telcordia GR1073 /1221認(rèn)為，可以通過最長(zhǎng)達(dá)2000小時(shí)(兩個(gè)半月)的加速老化試驗(yàn)的判據(jù)是插入損耗的前后變化量不大于0.5dB且須仍符合產(chǎn)品標(biāo)稱技術(shù)指標(biāo)。按此，磁光開關(guān)在實(shí)驗(yàn)前后相對(duì)變化量和實(shí)驗(yàn)過程中在線變化量這兩方面均成功通過了1000億次不間斷切換測(cè)試。

  由于實(shí)驗(yàn)中插入損耗均按習(xí)慣記錄為正值，則以上圖三和圖五所示的約-0.2dB的插損變化量表明被測(cè)磁光開關(guān)樣品的損耗在測(cè)試過程中以及測(cè)試前后是變好了。這或許暗示被測(cè)樣品在生產(chǎn)過程中形成的殘余應(yīng)力在長(zhǎng)時(shí)間40攝氏度(殼體表面溫度)的運(yùn)行中得到了緩慢的釋放，這個(gè)0.2dB左右的變化量對(duì)于經(jīng)受2000小時(shí)的GR1221可靠性測(cè)試的一般光無源器件是常見的;這無疑進(jìn)一步說明長(zhǎng)期不間斷的開關(guān)切換動(dòng)作本身對(duì)磁光開關(guān)器件并未造成可觀察的變化，有理由相信不牽涉任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)的磁光開關(guān)可以斬獲更為長(zhǎng)久的切換壽命。

  由于一般機(jī)械式光開關(guān)和微機(jī)電(MEMS)光開關(guān)均依賴于機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)光路的切換，其切換頻率和切換壽命均受到限制：機(jī)械式光開關(guān)的切換壽命一般是1000萬次，MEMS光開關(guān)為10億次，且兩者的切換頻率一般不高于10Hz。若以最高10Hz頻率不間斷切換工作，則一般機(jī)械式光開關(guān)的壽命不超過12天，而MEMS光開關(guān)壽命也只能到1200天。若以10Hz切換磁光開關(guān)，則已實(shí)測(cè)驗(yàn)證的1000億次壽命可換算為317年!這無疑使得磁光開關(guān)成為某些無須擔(dān)心壽命的高端應(yīng)用領(lǐng)域的當(dāng)然之選。

  從即日起，浦芮斯光電官方網(wǎng)站(WWW.Primanex.Com.CN)上所有磁光開關(guān)類產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)更新切換壽命為1000億次。