如何檢查和清潔光纖端面

文｜美國福祿克公司 尹 崗

1 光纖端面常見的問題

光纖在使用連接器進行連接時，如果連接器插頭的制造精度符合要求，耦合器或者連接器插座的孔徑精度也不超標，那么兩個正常的光纖端接面在連接接觸的時候，其軸心被認為是對齊的。由于絕對的偏心誤差是不可避免的，工程安裝允許存在一定誤差，只要不超標，造成的影響就可以忽略。軸心對齊偏差會增加損耗，在低速光纖鏈路中，個別連接器雖然質量很差，但只要鏈路中多個連接器的總損耗不超過各種應用規定的損耗值，則低速應用一般不會受到影響。在高速光纖鏈路中，偏心除了增加部分鏈路損耗外，還會增加色散值。由于高速光纖鏈路的光信號脈沖非常窄，所以，高速光纖鏈路對個別連接器的質量比較敏感，盡管總鏈路損耗不超標，由軸心對齊偏差引起色散增加并導致誤碼率超標，會直接造成傳輸效率的下降，甚至無法實現信號接入。

光纖就像是一根光滑的玻璃“圓柱體”，但實際制造的過程中其端截面的橢圓度并非是時刻保持圓形，有時是不規則的形狀，另外，光纖的玻璃“柱面”微觀上看也可能存在起伏、凹凸等缺陷。在光纖顯微鏡中都可以直接觀察到光纖斷面的這些制造缺陷。如果用光時域反射計（OTDR）進行測試，會發現此類連接器缺陷會增加光損耗和光回波損耗（ORL）。

良好的光纖端面需要進行鏡面級磨制才能達到光潔度要求。磨制端截面時有可能造成玻璃晶體破碎或者存在裂紋，有時候這種缺陷是在磨制鏡面前截斷光纖時就已經造成了玻璃晶體的損傷。通常，這類制造缺陷可以用光纖端面顯微鏡直接觀察到。

光纖插頭的實際結構很像一種套筒結構，套筒的中間就是光纖，外周多為用于固定光纖的耐磨精密陶瓷或塑料。光纖和耐磨精密陶瓷端截面應該是平齊的，但光纖在裝配的時候有可能縱向安裝不到位，形成光纖端面低于陶瓷芯端面的“內陷”，或者由于應力破碎晶體塊脫落形成的內陷。另一種情形則是現場制作、安裝時光纖端面高于陶瓷芯端面的“凸臺”。凸臺和內陷使用光纖顯微鏡仔細觀察都可以被發現，不過這需要一定的經驗。另外，凸臺用手指尖輕輕觸摸就可以被發現，或者清潔光纖的時候出現“掛紙”現象。

質量合格的光纖端面仍然引起傳輸質量下降、誤碼率上升的最大原因就是端面臟污。臟污最大的起因來自于指紋污染，其次是灰塵、唾液、氣溶膠、不可溶的硅膠顆粒等。端面臟污會“傳染”，隨著多次插拔，插頭把污漬從一個端面傳遞至另一個端面；臟污還會積累，多次臟污會逐漸累積到端面，引發誤碼率逐漸升高甚至導致完全失去信號連接的現象。

端面二次損傷是指質量合格的插頭端面被擦傷，由于插座端面多為開放式結構，如果保護帽沒有及時套上，很容易受到桌面、地面、安裝工具等碰擦傷。光纖插頭二次擦傷的概率較高，需要靠培養良好的工作習慣才能有效杜絕。

早期的光纖端面的鏡面磨制是平面鏡形式，由于這種平面端面反射能量大，光纖回波損耗參數不理想，在高速光纖當中已經很少用到，取而代之的是球面形磨制的端面，這種端面的中央部位略微突出，兩個光纖端面在連接的時候是以球面中心接觸，回波損耗ORL參數得到較大提升；而性能更好的連接端面則是呈斜8°的APC連接器，回波損耗參數更優。由于APC連接器外觀比較容易識別，所以經常出現的問題是將FC和PC端面的連接器混接，這在安裝或更換跳線時最容易出現，造成端接面的回波損耗參數劣化。如果插頭標志不清或者標記錯誤，無法確定是FC還是PC就要用光纖顯微鏡來仔細觀察。但由于這需要積累一定經驗才能從視覺上區分，并非每個初學者都能很好地掌握，如圖1所示。

圖1

2 光纖端面的常用檢查方法

最常用的方法就是指觸法和顯微鏡觀察法。

指觸法就是用手指輕輕撫摸光纖端面，如果感覺“掛指”，就說明存在“凸臺”或者制造缺陷。類似地，用清潔紙輕輕擦拭光纖端面，如果“掛紙”就說明存在凸臺現象，需要更換插頭或者重新熔接尾纖。

對于偏心、橢圓度不合格、制造缺陷、臟污、擦傷等質量問題，基本上從顯微鏡中觀察即可發現。但對于FC/PC/UPC等不同端面接頭的混用檢查，則需要檢查人員具備一定的經驗，能從對比中從顯微鏡上發現異常。

包裝合格的光纖跳線在打開后有可能受到指紋污染或者擦傷，有時候會因安裝者不小心將其跌落地面染上灰塵，或者被軟底拖鞋踩踏污損甚至變形，部分的原因則來自唾液污染。所以，如果接入的是高速光纖應用，請在接入前進行檢查或者直接實施清潔。

插座在安裝好后按照規程應裝上防塵/防潮帽，開通時可以直接將檢查合格的跳線插入，如果未裝防塵帽或者不能確保插座內的光纖端面是否清潔，則需要使用顯微鏡進行檢查，確認無誤后接入設備跳線。

部分誤碼率上升的原因來自被污染的高速光模塊端口，比如萬兆光模塊端口內的污染物多為灰塵，少數時候會被唾液污染。

光纖的面板插座或配線架插座內部有可能存端面損傷、制造缺陷等質量問題，這些問題在安裝驗收的時候可能通過一級光纖測試（損耗測試）而被隱藏，僅在擴容升級萬兆以上應用時才會出現誤碼率較高或者無法接入等現象。為了避免此類“意外事件”的影響，可靠性要求高的數據中心用戶會在驗收時增加端面檢查，使用顯微鏡查看端面質量。如果需要在驗收報告中記錄被檢查的端面圖像，則需要使用能與檢測設備相連的視頻顯微鏡，將拍攝的視頻圖像記錄到驗收報告中，方便今后調用或比對，如圖2所示。

3 如何清潔光纖端面

圖2

盡管灌裝氣體作為除塵手段已經應用多年，但因為它不能去除較小的靜電顆粒。此外它還會形成殘留，并常常將大顆粒吹到周圍各處而不能徹底清除。

較好的實用清潔工具是專業清潔劑和“不含纖維屑”的棉布或棉簽。清潔劑用于溶解可能存在的多種污染物，如指紋或緩沖液凝膠等。如果不使用清潔劑而直接用干燥的棉布或棉簽擦拭端面，則可能產生靜電，將灰塵吸附到端面上不能徹底清除。另外，干燥棉布會在端面間拖帶遺留碎屑，這可能引起端面擦傷。反過來，清潔劑如果用量過大或只采用“濕式清潔法”，會導致清潔劑風干后殘留被溶解的污染物。因此，正確的清潔程序應該是“濕式清潔法”加“干式清潔法”的綜合運用。

對于光纖插頭，可以使用福祿克網絡提供的清潔劑點滴到清潔布上進行濕式清潔，然后直接在干燥的清潔布上進行干式清潔。通常操作方法就是將插頭在點滴了清潔劑的清潔布上面“掃描”幾次即可（注意不要重復壓痕），然后在干燥的清潔布上再“掃描”幾次。清潔完畢的插頭要即刻插入插座中或者裝上防塵帽（遺憾的是多數時候我們不能保證防塵帽也是清潔無塵的），此間不可與同伴講話，以免唾液再次污染插頭端面，如圖3所示。

長期以來無水酒精和異丙醇（IPA）一直用于清潔光纖端面，工業無水酒精的溶解能力較IPA差，且不能保證本身的“純凈度”，后來被IPA廣泛所取代。在此特別提醒，絕對不可用含水的醫用酒精做清潔劑，由于其溶解能力、揮發速度、揮發殘留度等指標較差，會給清潔工作帶來甚多“意外”結果。

圖3

現在，你可以使用福祿克網絡提供的專用清潔劑，它比IPA的污物溶解效果更佳，尤其是象緩沖液凝膠和潤滑油之類的“非離子復合”污染物，IPA對它們往往無能為力。專用清潔劑已氧化，能中和電荷，因而還能有效清除帶電微塵。

清潔插座等端口內端或設備端口時，清潔劑的揮發率很重要，短暫的清潔過程很難保證所有殘留清潔劑均能完全揮發。福祿克網絡的專用清潔劑具有合適的揮發率，既能保證清潔時所需用量，又能在插入清潔好的插頭之前恰到好處地將殘夜適時揮發干凈。

4 結束語

光纖端面的質量問題是引發高速光纖誤碼率增高或者無法接入的最常見原因，占光纖鏈路接入故障80%以上的比例。光纖端面的質量可以使用光纖顯微鏡直接檢查。比如碎裂、擦傷、臟污、橢圓度差等。凸臺可以用掛指/掛紙法檢測出來，有經驗的維護人員還可以直接從顯微鏡中看出凸臺和內陷等質量問題，也能發現FC/PC/UPC/APC等不同端面混接問題（需要一定經驗）。對于受到污染的光纖不可用含水酒精進行清潔，氣罐、IPA等都有一定清潔能力的局限性。使用無纖維殘屑的清潔布/清潔紙加上能取出靜電塵埃并無溶劑殘留的清潔工具能達到最好的清潔效果。