光模塊的使用壽命

    國際統一標準，7x24小時不間斷工作5萬小時（相當于5年）。

    光模塊故障原因

    1． 光口污染和損傷

    光模塊的光口收到污染和損傷，導致光鏈路損耗加大，以至于光纖鏈路不通。光口長期暴露在環境中致使灰塵進入而受污染、模塊連接的光纖端面被污染導致光口污染以及尾纖的光接頭端面使用不當被損這三種情況都會使光受到污染

    2． ESD 損傷

    光模塊受到ESD損傷，即『靜電放電』或者『靜電擊穿』。靜電會引起灰塵吸附，改變線路間的阻抗，影響SFP光模塊的功能與壽命。ESD是不可避免，一個非常快的過程，ESD可以產生幾十Kv/m甚至更大的強電磁脈沖。

    可以粗略的認為原因一是緩慢的，有跡可循的一個過程，原因二是突發的故障，不可預測。

    光模塊的三種失效率預計方法

    基本概念

    平均無故障間隔時間（MTBF）———可維修性產品(模塊級及以上)

    平均無故障時間（MTTF）———不可維修性產品（模塊級以下）

    失效率：產品在工作t時刻后的單位時間內，失效的產品數相對于t時刻還在工作的產品數發生失效的概率（是個瞬時量，反映失效的快慢）

    失效率的單位：h-1 、fit 、 %/1000h 。(1fit=1×10-9/h=1×10-6/1000h)

    物理意義：1個非特所表示的物理意義是10億個產品，在1小時內只允許有一個產品失效/千小時只允許百萬分之一的失效概率

    失效率預計

    關于壽命/失效率的計算實際上是個很復雜的問題，需要借助多組，多應力，大數量的樣品進行實時或高頻的監控，獲取大量的數據。排除因為任何非產品特性引起的異常數據進行分析計算而得到。

    數據的截止點可采取定時/定數結尾來確定，對于其中的失效樣品進行失效分析，確定屬于正常退化失效，還是異常引起的失效，從而確定失效樣品的數據是否可用于壽命計算。

    對于還未失效的樣品會采用一些數據工具來進行失效時間的推算，然后對該批數據進行擬合，以確定該產品的退化符合那種函數。計算出函數的關鍵常數，用于該類產品的失效率/壽命計算

    （1）設計初期的預計

    這種方法最早來源于美國軍工領域，后來光通信領域也有了自己的標準，就是最早介紹的Telcordia出品的SR-332。

    這種方法主要是根據產品設計初期的元器件選型方案計算（或者用計算結果反向引導器件選型），通過這些元器件fit值和使用數量，以及這些元器件的環境因子，質量因子，應力因子進行修正，最后統計出在具體某一環境下的失效率。元器件的fit值可以用后面介紹的2種方法預計得到，或者是標準給出的經驗值。

    （2）產品定型時的試驗方法預計

    這種方法是產品已經定型，通過壽命試驗的數據來進行推算，本方法認定產品壽命符合指數模型，套用阿倫紐斯公式進行計算。其中根據實驗得到樣品數量，試驗時間，應力，失效數，加速因子等進行計算，其中加速因子可用標準中的推薦者，也可通過2-3種樣品在不同應力下的數據推算得到（原理是2點定線或者3點擬合一條線，斜率就是加速因子）。

    另外行業中還有一種根據實驗時間、實驗溫度和加速因子，預計得到需要溫度下的可使用時間的做法推算產品壽命，這種做法確定從表面看是符合邏輯的，但是壽命預計都是基于統計值進行計算的，而該方法完全忽略的統計的概念，因此計算不嚴謹。

    （3）市場應用時的現場數據預計

    這種方法與設計方案，試驗數據都無關，市面上有兩種計算方法，計算結果差距不大，通過目的產品和享受產品在市場上的失效情況進行預計。

    一種是需要公司對于發貨產品的日期，數量，失效情況有詳細記錄，去掉批次性失效和非失效引起的退貨。用統計時的所有失效數量和具體的使用時間的乘積統計值作為分子，乘以10^9后處于總發貨產品的使用時間和，就可以達到失效率

    另外一種是如果對于失效樣品的使用時間不太確定，可以根據一個gamma卡方常數來進行計算，用失效樣品數，乘以卡方常數和10^9，除以總發貨產品的使用時間和，也可以得到失效率，同時卡方常數還可以根據置信度選擇經驗常數。

    可靠性分析

    可靠性的定義是“產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力”。“規定的條件”是指產品所處的使用環境與維護條件。對于電子元器件“規定的條件”主要是指使用時的工作條件（如使用的電壓、電流和功率等）、環境條件（如溫度、濕度和氣壓等）或貯存條件。這些條件都會對產品的失效產生影響，條件不同，產品的可靠性也不同。

    “規定的時間”是指產品執行任務的時間。一般來說，電子元器件的可靠性會隨著使用和貯存時間的延長而逐步下降。同一元器件根據規定的時間不同，其可靠性也不同。因此，可靠性必須明確在多長時間內的可靠性。

    “規定功能”是指產品的技術要求、技術指標。由于各個產品在系統中具有不同的作用，起著不同的功能，因此產品完成了規定的功能要求，便認為是可靠的，否則，就是不可靠的。

    可靠性試驗

    常用的可靠性試驗的分類方法很多。按試驗摸底來分，可分為可靠性鑒定試驗、壽命試驗、篩選試驗、耐久性試驗、可靠性增長試驗。按試驗地點來分，可分為現場試驗（工作可靠性的現場測量）和模擬實驗（模擬實際工作狀態的試驗）。按試驗項目來分，可分為環境試驗、現場使用試驗、特殊測檢和壽命試驗等。

    加速壽命試驗方法

    加速壽命試驗就是在不改變失效機理的前提下，用提高應力的方法，使元器件或材料加速失效，以便在較短的時間內取得加速情況下的失效率、壽命等數據，然后推算出在正常狀態（額定或實際使用狀態）應力條件下的可靠性特征量。

    加速壽命試驗的基本思想是利用高應力水平下的壽命特征去外推正常應力水平下的壽命特征。實現這個基本思想的關鍵在于建立壽命特征與應力水平之間的關系，這種關系稱為加速壽命模型。

    阿倫尼茲(Arrhenius)模型

    在加速壽命試驗中常見的加速應力為溫度，因為高溫能使產品（如電子元器件、絕緣材料等）內部加快化學反映，促使產品提前失效。阿倫尼斯在 1880 年研究了這類化學反應，在大量數據的基礎上，提出阿倫尼茲加速模型：

    逆冪律模型

    單應力的艾林(Eyring)模型

    光模塊加速壽命試驗分析方法研究

    光模塊是專用的集成器件，其工作穩定，可靠性高，考慮使用加速壽命試驗對其可靠性進行研究。由于激光器是光模塊的重要組成元器件，且其工作特性與溫度關系密切，同時工作電流大小對電子器件的工作性能也有影響，因此試驗研究分析光模塊可靠性可以從電流和熱應力兩方面著手。