《工业级高功率光隔离器技术要求与测试方法》

1工业级高功率光隔离器技术要求与测试方法本文件规定了工业级高功率光隔离器的技术要求、测试方法。本文件适用于工作波长覆盖1064nm、1310nm、1550nm等常用工业波段，额定正向连续光功率≥1W的高功率光隔离器（以下简称器件）。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T7354高电压试验技术局部放电测量3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1光隔离器opticalisolator基于法拉第磁光效应实现光信号单向传输的无源光学器件，允许正向光低损耗通过，同时高衰减阻断反向传输光。3.2插入损耗insertionloss正向光信号通过器件时产生的功率衰减，为输出光功率与输入光功率的比值（dB）。3.3隔离度isolation器件对反向传输光的衰减能力，为反向输出光功率与正向输入光功率的比值（dB）。4技术要求4.1环境适应性器件应在下列环境条件下正常工作：a)工作温度范围：-40℃~+85℃;b)存储温度范围：-55℃~+105℃;c)相对湿度：5%～95%（无凝露）；d)振动：10Hz～2000Hz，加速度20g，无机械损坏和性能劣化；e)冲击：峰值加速度1000g，持续时间1ms，无机械损坏和性能劣化。4.2光学性能光学性能指标应符合表1规定。表1光学性能指标24.3高功率特性4.3.1功率处理能力器件应能承受额定功率下连续工作1000h，插入损耗变化≤0.2dB，隔离度变化≤2dB，无光学损伤。4.3.2热稳定性在额定功率工作时，器件外壳最高温升≤25℃,光学性能参数变化在4.2规定的范围内。4.3.3功率损伤阈值器件应能承受1.5倍额定功率持续10min，无永久性性能劣化或物理损坏。4.4机械性能4.4.1外观器件表面应无裂纹、划痕、变形，镀层无脱落，标识清晰。4.4.2光纤抗拉强度（光纤尾纤型）尾纤应能承受不小于5N的轴向拉力，持续1min，光学性能无变化。4.4.3连接耐久性光纤连接器插拔1000次后，插入损耗变化不应大于0.1dB。4.5电气安全4.5.1绝缘电阻器件各导电部件与外壳之间的绝缘电阻不应小于100MΩ（测试电压500VDC）。4.5.2介电强度器件应能承受2倍额定工作电压（至少1500VAC）持续1min，无击穿和飞弧现象。4.5.3局部放电在1.1倍额定工作电压下，局部放电量不应大于1pC。5试验方法5.1环境条件除特殊规定外，所有测试应在以下标准环境条件下进行：温度：23℃±2℃;相对湿度：50%±5%；大气压力：86kPa～106kPa。5.2光学性能测试5.2.1插入损耗测试5.2.1.1测试系统组成高稳定度激光光源、标准光功率计、测试夹具。35.2.1.2测试步骤测试步骤按下列执行：a)首先校准测试系统，记录参考光功率P0；b)将待测器件正向接入测试光路，调整耦合至最佳状态，记录输出光功率P1；c)插入损耗按公式计算：IL=-10lg(P1/P0)，单位dB。d)重复测量3次，取平均值作为测试结果。5.2.2隔离度测试5.2.2.1测试系统组成高稳定度激光光源、偏振控制器、标准光功率计、测试夹具。5.2.2.2测试步骤测试步骤按下列执行：a)正向测试：同5.2.1，记录正向插入损耗IL；b)反向测试：将待测器件反向接入光路，调整偏振控制器使输出光功率最大，记录反向输出光功率P2；c)隔离度按公式计算：ISO=10lg(P0/P2)，单位dB；d)对于偏振无关型器件，应在所有偏振态下测试，取最小值作为测试结果。5.2.3偏振相关损耗测试5.2.3.1测试系统组成可调谐激光光源、偏振控制器、偏振分析仪、光功率计。5.2.3.2测试步骤测试步骤按下列执行：a)系统校准后，将待测器件接入光路；b)控制偏振控制器遍历所有可能的偏振态，记录插入损耗的最大值ILmax和最小值ILmin；c)偏振相关损耗PDL=ILmax-ILmin，单位dB。5.2.4回波损耗测试5.2.4.1测试系统组成回波损耗测试仪、测试夹具。5.2.4.2测试步骤测试步骤按下列执行：a)校准回波损耗测试仪，设置为待测工作波长；b)将待测器件输入端连接至测试仪，记录回波损耗值；c)对于光纤尾纤型器件，应在输出端匹配浸液以消除端面反射影响。5.3高功率特性测试5.3.1功率处理能力测试5.3.1.1测试系统组成高功率可调谐激光器、功率计、红外热成像仪、测试夹具。5.3.1.2测试步骤测试步骤按下列执行：a)测量器件初始光学参数（插入损耗、隔离度）；b)逐步提升输入功率至额定值，连续工作1000h；4c)每24h记录一次光学参数和外壳温度；d)测试结束后，冷却至室温，复测光学参数，计算参数变化量；e)检查器件外观有无损伤、裂纹等异常。5.3.2热稳定性测试5.3.2.1测试步骤测试步骤按下列执行：a)在额定功率工作状态下，用红外热成像仪监测器件外壳温度，待温度稳定后，记录最高温度；b)计算环境温度与器件外壳最高温度的差值，即为温升；c)同时记录不同温度下的光学参数变化，验证是否符合4.2要求。5.3.3功率损伤阈值测试5.3.3.1测试步骤测试步骤按下列执行：a)测量初始光学参数；b)将输入功率提升至1.5倍额定功率，持续10min；c)降低功率至额定值，复测光学参数，检查有无性能劣化或物理损坏。5.4机械性能测试5.4.1振动试验振动频率范围10Hz～2000Hz，加速度20g，振动时间2小时。试验前后检查器件外观，测试光学参数变化。5.4.2冲击试验峰值加速度1000g，持续时间1ms，冲击次数3次。试验前后检查器件外观，测试光学参数变化。5.4.3光纤抗拉试验对光纤尾纤型器件，沿轴向施加5N拉力，持续1min。试验后检查光纤有无断裂，测试插入损耗变化。5.5电气安全测试5.5.1绝缘电阻测试用500VDC绝缘电阻测试仪，测量器件导电部件与外壳之间的绝缘电阻，施加电压时间