如何检查和清洁光纤端面

文｜美国福禄克公司 尹 岗

1 光纤端面常见的问题

光纤在使用连接器进行连接时，如果连接器插头的制造精度符合要求，耦合器或者连接器插座的孔径精度也不超标，那么两个正常的光纤端接面在连接接触的时候，其轴心被认为是对齐的。由于绝对的偏心误差是不可避免的，工程安装允许存在一定误差，只要不超标，造成的影响就可以忽略。轴心对齐偏差会增加损耗，在低速光纤链路中，个别连接器虽然质量很差，但只要链路中多个连接器的总损耗不超过各种应用规定的损耗值，则低速应用一般不会受到影响。在高速光纤链路中，偏心除了增加部分链路损耗外，还会增加色散值。由于高速光纤链路的光信号脉冲非常窄，所以，高速光纤链路对个别连接器的质量比较敏感，尽管总链路损耗不超标，由轴心对齐偏差引起色散增加并导致误码率超标，会直接造成传输效率的下降，甚至无法实现信号接入。

光纤就像是一根光滑的玻璃“圆柱体”，但实际制造的过程中其端截面的椭圆度并非是时刻保持圆形，有时是不规则的形状，另外，光纤的玻璃“柱面”微观上看也可能存在起伏、凹凸等缺陷。在光纤显微镜中都可以直接观察到光纤断面的这些制造缺陷。如果用光时域反射计（OTDR）进行测试，会发现此类连接器缺陷会增加光损耗和光回波损耗（ORL）。

良好的光纤端面需要进行镜面级磨制才能达到光洁度要求。磨制端截面时有可能造成玻璃晶体破碎或者存在裂纹，有时候这种缺陷是在磨制镜面前截断光纤时就已经造成了玻璃晶体的损伤。通常，这类制造缺陷可以用光纤端面显微镜直接观察到。

光纤插头的实际结构很像一种套筒结构，套筒的中间就是光纤，外周多为用于固定光纤的耐磨精密陶瓷或塑料。光纤和耐磨精密陶瓷端截面应该是平齐的，但光纤在装配的时候有可能纵向安装不到位，形成光纤端面低于陶瓷芯端面的“内陷”，或者由于应力破碎晶体块脱落形成的内陷。另一种情形则是现场制作、安装时光纤端面高于陶瓷芯端面的“凸台”。凸台和内陷使用光纤显微镜仔细观察都可以被发现，不过这需要一定的经验。另外，凸台用手指尖轻轻触摸就可以被发现，或者清洁光纤的时候出现“挂纸”现象。

质量合格的光纤端面仍然引起传输质量下降、误码率上升的最大原因就是端面脏污。脏污最大的起因来自于指纹污染，其次是灰尘、唾液、气溶胶、不可溶的硅胶颗粒等。端面脏污会“传染”，随着多次插拔，插头把污渍从一个端面传递至另一个端面；脏污还会积累，多次脏污会逐渐累积到端面，引发误码率逐渐升高甚至导致完全失去信号连接的现象。

端面二次损伤是指质量合格的插头端面被擦伤，由于插座端面多为开放式结构，如果保护帽没有及时套上，很容易受到桌面、地面、安装工具等碰擦伤。光纤插头二次擦伤的概率较高，需要靠培养良好的工作习惯才能有效杜绝。

早期的光纤端面的镜面磨制是平面镜形式，由于这种平面端面反射能量大，光纤回波损耗参数不理想，在高速光纤当中已经很少用到，取而代之的是球面形磨制的端面，这种端面的中央部位略微突出，两个光纤端面在连接的时候是以球面中心接触，回波损耗ORL参数得到较大提升；而性能更好的连接端面则是呈斜8°的APC连接器，回波损耗参数更优。由于APC连接器外观比较容易识别，所以经常出现的问题是将FC和PC端面的连接器混接，这在安装或更换跳线时最容易出现，造成端接面的回波损耗参数劣化。如果插头标志不清或者标记错误，无法确定是FC还是PC就要用光纤显微镜来仔细观察。但由于这需要积累一定经验才能从视觉上区分，并非每个初学者都能很好地掌握，如图1所示。

图1

2 光纤端面的常用检查方法

最常用的方法就是指触法和显微镜观察法。

指触法就是用手指轻轻抚摸光纤端面，如果感觉“挂指”，就说明存在“凸台”或者制造缺陷。类似地，用清洁纸轻轻擦拭光纤端面，如果“挂纸”就说明存在凸台现象，需要更换插头或者重新熔接尾纤。

对于偏心、椭圆度不合格、制造缺陷、脏污、擦伤等质量问题，基本上从显微镜中观察即可发现。但对于FC/PC/UPC等不同端面接头的混用检查，则需要检查人员具备一定的经验，能从对比中从显微镜上发现异常。

包装合格的光纤跳线在打开后有可能受到指纹污染或者擦伤，有时候会因安装者不小心将其跌落地面染上灰尘，或者被软底拖鞋踩踏污损甚至变形，部分的原因则来自唾液污染。所以，如果接入的是高速光纤应用，请在接入前进行检查或者直接实施清洁。

插座在安装好后按照规程应装上防尘/防潮帽，开通时可以直接将检查合格的跳线插入，如果未装防尘帽或者不能确保插座内的光纤端面是否清洁，则需要使用显微镜进行检查，确认无误后接入设备跳线。

部分误码率上升的原因来自被污染的高速光模块端口，比如万兆光模块端口内的污染物多为灰尘，少数时候会被唾液污染。

光纤的面板插座或配线架插座内部有可能存端面损伤、制造缺陷等质量问题，这些问题在安装验收的时候可能通过一级光纤测试（损耗测试）而被隐藏，仅在扩容升级万兆以上应用时才会出现误码率较高或者无法接入等现象。为了避免此类“意外事件”的影响，可靠性要求高的数据中心用户会在验收时增加端面检查，使用显微镜查看端面质量。如果需要在验收报告中记录被检查的端面图像，则需要使用能与检测设备相连的视频显微镜，将拍摄的视频图像记录到验收报告中，方便今后调用或比对，如图2所示。

3 如何清洁光纤端面

图2

尽管灌装气体作为除尘手段已经应用多年，但因为它不能去除较小的静电颗粒。此外它还会形成残留，并常常将大颗粒吹到周围各处而不能彻底清除。

较好的实用清洁工具是专业清洁剂和“不含纤维屑”的棉布或棉签。清洁剂用于溶解可能存在的多种污染物，如指纹或缓冲液凝胶等。如果不使用清洁剂而直接用干燥的棉布或棉签擦拭端面，则可能产生静电，将灰尘吸附到端面上不能彻底清除。另外，干燥棉布会在端面间拖带遗留碎屑，这可能引起端面擦伤。反过来，清洁剂如果用量过大或只采用“湿式清洁法”，会导致清洁剂风干后残留被溶解的污染物。因此，正确的清洁程序应该是“湿式清洁法”加“干式清洁法”的综合运用。

对于光纤插头，可以使用福禄克网络提供的清洁剂点滴到清洁布上进行湿式清洁，然后直接在干燥的清洁布上进行干式清洁。通常操作方法就是将插头在点滴了清洁剂的清洁布上面“扫描”几次即可（注意不要重复压痕），然后在干燥的清洁布上再“扫描”几次。清洁完毕的插头要即刻插入插座中或者装上防尘帽（遗憾的是多数时候我们不能保证防尘帽也是清洁无尘的），此间不可与同伴讲话，以免唾液再次污染插头端面，如图3所示。

长期以来无水酒精和异丙醇（IPA）一直用于清洁光纤端面，工业无水酒精的溶解能力较IPA差，且不能保证本身的“纯净度”，后来被IPA广泛所取代。在此特别提醒，绝对不可用含水的医用酒精做清洁剂，由于其溶解能力、挥发速度、挥发残留度等指标较差，会给清洁工作带来甚多“意外”结果。

图3

现在，你可以使用福禄克网络提供的专用清洁剂，它比IPA的污物溶解效果更佳，尤其是象缓冲液凝胶和润滑油之类的“非离子复合”污染物，IPA对它们往往无能为力。专用清洁剂已氧化，能中和电荷，因而还能有效清除带电微尘。

清洁插座等端口内端或设备端口时，清洁剂的挥发率很重要，短暂的清洁过程很难保证所有残留清洁剂均能完全挥发。福禄克网络的专用清洁剂具有合适的挥发率，既能保证清洁时所需用量，又能在插入清洁好的插头之前恰到好处地将残夜适时挥发干净。

4 结束语

光纤端面的质量问题是引发高速光纤误码率增高或者无法接入的最常见原因，占光纤链路接入故障80%以上的比例。光纤端面的质量可以使用光纤显微镜直接检查。比如碎裂、擦伤、脏污、椭圆度差等。凸台可以用挂指/挂纸法检测出来，有经验的维护人员还可以直接从显微镜中看出凸台和内陷等质量问题，也能发现FC/PC/UPC/APC等不同端面混接问题（需要一定经验）。对于受到污染的光纤不可用含水酒精进行清洁，气罐、IPA等都有一定清洁能力的局限性。使用无纤维残屑的清洁布/清洁纸加上能取出静电尘埃并无溶剂残留的清洁工具能达到最好的清洁效果。