浦芮斯磁光開(kāi)關(guān)切換壽命超過(guò)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(guò)長(cháng)達四個(gè)月的連續不間斷測試監控，磁光開(kāi)關(guān)的切換壽命實(shí)測超過(guò)1000億次。這是全球光電子產(chǎn)業(yè)有史以來(lái)針對光開(kāi)關(guān)切換壽命的最長(cháng)的實(shí)驗記錄，將進(jìn)一步增強各業(yè)界客戶(hù)將磁光開(kāi)關(guān)技術(shù)應用于高可靠性領(lǐng)域的信心。

圖一：浦芮斯新品-小型化集成1x4磁光開(kāi)關(guān)模塊

圖二：在線(xiàn)監控實(shí)驗原理示意圖

  該實(shí)驗設計思路為對待測磁光開(kāi)關(guān)進(jìn)行在線(xiàn)不間斷監控，以驗證磁光開(kāi)關(guān)在不間斷高速切換狀態(tài)下實(shí)際可以達到的壽命，并在線(xiàn)監控磁光開(kāi)關(guān)的光學(xué)性能和切換性能。以上圖二為實(shí)驗原理示意圖：通過(guò)信號發(fā)生器輸出方波信號至光開(kāi)關(guān)驅動(dòng)板并同步至多通道示波器;以直流電源供電之光開(kāi)光驅動(dòng)板輸出驅動(dòng)信號控制待測光開(kāi)光進(jìn)行通道切換;1550nm光源輸出光信號至光開(kāi)關(guān)輸入端，從待測光開(kāi)關(guān)輸出的光信號分別送至高速響應光電探測器(PD)和光功率計模塊(PM)：PD將接受光信號轉變?yōu)殡娦盘?，由多通道示波器在線(xiàn)監控通道切換性能;PM接收光信號，在線(xiàn)監控光開(kāi)關(guān)的插損變化。

  針對1x2光開(kāi)關(guān)的切換次數，按傳統定義方式：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)驗采用高速版磁光開(kāi)關(guān)，切換頻率為10KHz。按目標切換次數1000億次計算，則實(shí)驗時(shí)間達到116天?？紤]到測試為期四個(gè)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10KHz，磁光開(kāi)關(guān)內部電磁線(xiàn)圈組件存在發(fā)熱，特安排以熱電偶附著(zhù)于待測器件外殼體表面進(jìn)行測溫;特別考慮到在測試過(guò)程中測試所用激光源功率可能存在長(cháng)期漂移，在光源輸出端特別分出一路進(jìn)行長(cháng)期監控，以歸一化光源功率漂移的影響。

  實(shí)驗從2018年1月13日開(kāi)始，5月8日結束;每天兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)記錄光功率模塊測量的插入損耗值和熱電偶監控的待測樣品殼體表面的溫度值。過(guò)程監控結果如下兩圖：

圖三：插入損耗在線(xiàn)監控結果

圖四：器件殼體表面溫度在線(xiàn)監控結果

  以上圖四顯示，在長(cháng)達四個(gè)月的測試過(guò)程中，以高達10KHz頻率進(jìn)行高速不間斷切換的磁光開(kāi)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(shí)刻點(diǎn)歸一化之后的結果，表征了測試過(guò)程中損耗的相對變化量，可以觀(guān)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(kāi)始實(shí)驗之前對待測樣品的插入損耗、偏振相關(guān)損耗和通道串擾在常溫狀態(tài)進(jìn)行了測量，在四個(gè)月的不間斷測試結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(kāi)關(guān)在切換實(shí)驗前后的光學(xué)性能對比

  光纖通信行業(yè)針對光無(wú)源器件和光開(kāi)關(guān)的可靠性標準Telcordia GR1073 /1221認為，可以通過(guò)最長(cháng)達2000小時(shí)(兩個(gè)半月)的加速老化試驗的判據是插入損耗的前后變化量不大于0.5dB且須仍符合產(chǎn)品標稱(chēng)技術(shù)指標。按此，磁光開(kāi)關(guān)在實(shí)驗前后相對變化量和實(shí)驗過(guò)程中在線(xiàn)變化量這兩方面均成功通過(guò)了1000億次不間斷切換測試。

  由于實(shí)驗中插入損耗均按習慣記錄為正值，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(kāi)關(guān)樣品的損耗在測試過(guò)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(guò)程中形成的殘余應力在長(cháng)時(shí)間40攝氏度(殼體表面溫度)的運行中得到了緩慢的釋放，這個(gè)0.2dB左右的變化量對于經(jīng)受2000小時(shí)的GR1221可靠性測試的一般光無(wú)源器件是常見(jiàn)的;這無(wú)疑進(jìn)一步說(shuō)明長(cháng)期不間斷的開(kāi)關(guān)切換動(dòng)作本身對磁光開(kāi)關(guān)器件并未造成可觀(guān)察的變化，有理由相信不牽涉任何機械運動(dòng)的磁光開(kāi)關(guān)可以斬獲更為長(cháng)久的切換壽命。

  由于一般機械式光開(kāi)關(guān)和微機電(MEMS)光開(kāi)關(guān)均依賴(lài)于機械運動(dòng)實(shí)現光路的切換，其切換頻率和切換壽命均受到限制：機械式光開(kāi)關(guān)的切換壽命一般是1000萬(wàn)次，MEMS光開(kāi)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，則一般機械式光開(kāi)關(guān)的壽命不超過(guò)12天，而MEMS光開(kāi)關(guān)壽命也只能到1200天。若以10Hz切換磁光開(kāi)關(guān)，則已實(shí)測驗證的1000億次壽命可換算為317年!這無(wú)疑使得磁光開(kāi)關(guān)成為某些無(wú)須擔心壽命的高端應用領(lǐng)域的當然之選。

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