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浦芮斯磁光开关切换寿命超过1000亿次

作为全球磁光技术近二十年的引领者,浦芮斯光电(Primanex Corporation)自豪地宣布:经过长达四个月的连续不间断测试监控,磁光开关的切换寿命实测超过1000亿次。这是全球光电子产业有史以来针对光开关切换寿命的最长的实验记录,将进一步增强各业界客户将磁光开关技术应用于高可靠性领域的信心。

图一:浦芮斯新品-小型化集成1x4磁光开关模块

图二:在线监控实验原理示意图

该实验设计思路为对待测磁光开关进行在线不间断监控,以验证磁光开关在不间断高速切换状态下实际可以达到的寿命,并在线监控磁光开关的光学性能和切换性能。以上图二为实验原理示意图:通过信号发生器输出方波信号至光开关驱动板并同步至多通道示波器;以直流电源供电之光开光驱动板输出驱动信号控制待测光开光进行通道切换;1550nm光源输出光信号至光开关输入端,从待测光开关输出的光信号分别送至高速响应光电探测器(PD)和光功率计模块(PM):PD将接受光信号转变为电信号,由多通道示波器在线监控通道切换性能;PM接收光信号,在线监控光开关的插损变化。

针对1x2光开关的切换次数,按传统定义方式:从通道一切换到通道二,然后再从通道二切换回到通道一,此为一次完整的切换。本次实验采用高速版磁光开关,切换频率为10KHz。按目标切换次数1000亿次计算,则实验时间达到116天。考虑到测试为期四个月,所有测试相关仪器均配以UPS不间断电源;考虑到切换频率高达10KHz,磁光开关内部电磁线圈组件存在发热,特安排以热电偶附着于待测器件外壳体表面进行测温;特别考虑到在测试过程中测试所用激光源功率可能存在长期漂移,在光源输出端特别分出一路进行长期监控,以归一化光源功率漂移的影响。

实验从2018年1月13日开始,5月8日结束;每天两个时间点记录光功率模块测量的插入损耗值和热电偶监控的待测样品壳体表面的温度值。过程监控结果如下两图:

图三:插入损耗在线监控结果

图四:器件壳体表面温度在线监控结果

以上图四显示,在长达四个月的测试过程中,以高达10KHz频率进行高速不间断切换的磁光开关的壳体表面温度维持在(38+/-2)摄氏度;图三中记录的插入损耗均为针对第一时刻点归一化之后的结果,表征了测试过程中损耗的相对变化量,可以观察到随时间老化的迹象,损耗最大变化量在-0.2dB左右。在开始实验之前对待测样品的插入损耗、偏振相关损耗和通道串扰在常温状态进行了测量,在四个月的不间断测试结束之后再次对以上光学性能在常温下进行了测量,如下图所示:

图五:磁光开关在切换实验前后的光学性能对比

光纤通信行业针对光无源器件和光开关的可靠性标准Telcordia GR1073 /1221认为,可以通过最长达2000小时(两个半月)的加速老化试验的判据是插入损耗的前后变化量不大于0.5dB且须仍符合产品标称技术指标。按此,磁光开关在实验前后相对变化量和实验过程中在线变化量这两方面均成功通过了1000亿次不间断切换测试。

由于实验中插入损耗均按习惯记录为正值,则以上图三和图五所示的约-0.2dB的插损变化量表明被测磁光开关样品的损耗在测试过程中以及测试前后是变好了。这或许暗示被测样品在生产过程中形成的残余应力在长时间40摄氏度(壳体表面温度)的运行中得到了缓慢的释放,这个0.2dB左右的变化量对于经受2000小时的GR1221可靠性测试的一般光无源器件是常见的;这无疑进一步说明长期不间断的开关切换动作本身对磁光开关器件并未造成可观察的变化,有理由相信不牵涉任何机械运动的磁光开关可以斩获更为长久的切换寿命。

由于一般机械式光开关和微机电(MEMS)光开关均依赖于机械运动实现光路的切换,其切换频率和切换寿命均受到限制:机械式光开关的切换寿命一般是1000万次,MEMS光开关为10亿次,且两者的切换频率一般不高于10Hz。若以最高10Hz频率不间断切换工作,则一般机械式光开关的寿命不超过12天,而MEMS光开关寿命也只能到1200天。若以10Hz切换磁光开关,则已实测验证的1000亿次寿命可换算为317年!这无疑使得磁光开关成为某些无须担心寿命的高端应用领域的当然之选。

从即日起,浦芮斯光电官方网站上所有磁光开关类产品的技术指标更新切换寿命为1000亿次。

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