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)過長達(dá)四個月的連續(xù)不間斷測試監(jiān)控，磁光開關(guān)的切換壽命實(shí)測超過1000億次。這是全球光電子產(chǎn)業(yè)有史以來針對光開關(guān)切換壽命的最長的實(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)思路為對待測磁光開關(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：通過信號發(fā)生器輸出方波信號至光開關(guān)驅(qū)動板并同步至多通道示波器;以直流電源供電之光開光驅(qū)動板輸出驅(qū)動信號控制待測光開光進(jìn)行通道切換;1550nm光源輸出光信號至光開關(guān)輸入端，從待測光開關(guān)輸出的光信號分別送至高速響應(yīng)光電探測器(PD)和光功率計(jì)模塊(PM)：PD將接受光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，由多通道示波器在線監(jiān)控通道切換性能;PM接收光信號，在線監(jiān)控光開關(guān)的插損變化。

  針對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)時間達(dá)到116天?？紤]到測試為期四個月，所有測試相關(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器件外殼體表面進(jìn)行測溫;特別考慮到在測試過程中測試所用激光源功率可能存在長期漂移，在光源輸出端特別分出一路進(jìn)行長期監(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;每天兩個時間點(diǎn)記錄光功率模塊測量的插入損耗值和熱電偶監(jiān)控的待測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，在長達(dá)四個月的測試過程中，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第一時刻點(diǎn)歸一化之后的結(jié)果，表征了測試過程中損耗的相對變化量，可以觀察到隨時間老化的跡象，損耗最大變化量在-0.2dB左右。在開始實(shí)驗(yàn)之前對待測樣品的插入損耗、偏振相關(guān)損耗和通道串?dāng)_在常溫狀態(tài)進(jìn)行了測量，在四個月的不間斷測試結(jié)束之后再次對以上光學(xué)性能在常溫下進(jìn)行了測量，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)性能對比

  光纖通信行業(yè)針對光無源器件和光開關(guān)的可靠性標(biāo)準(zhǔn)Telcordia GR1073 /1221認(rèn)為，可以通過最長達(dá)2000小時(兩個半月)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磁光開關(guān)樣品的損耗在測試過程中以及測試前后是變好了。這或許暗示被測樣品在生產(chǎn)過程中形成的殘余應(yīng)力在長時間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0.2dB左右的變化量對于經(jīng)受2000小時的GR1221可靠性測試的一般光無源器件是常見的;這無疑進(jìn)一步說明長期不間斷的開關(guān)切換動作本身對磁光開關(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)動的磁光開關(guān)可以斬獲更為長久的切換壽命。

  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。