文｜美國(guó)福祿克公司 尹 崗

1 光纖端面常見(jiàn)的問(wèn)題

光纖在使用連接器進(jìn)行連接時(shí)，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(biāo)，那么兩個(gè)正常的光纖端接面在連接接觸的時(shí)候，其軸心被認(rèn)為是對(duì)齊的。由于絕對(duì)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(biāo)，造成的影響就可以忽略。軸心對(duì)齊偏差會(huì)增加損耗，在低速光纖鏈路中，個(gè)別連接器雖然質(zhì)量很差，但只要鏈路中多個(gè)連接器的總損耗不超過(guò)各種應(yīng)用規(guī)定的損耗值，則低速應(yīng)用一般不會(huì)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(huì)增加色散值。由于高速光纖鏈路的光信號(hào)脈沖非常窄，所以，高速光纖鏈路對(duì)個(gè)別連接器的質(zhì)量比較敏感，盡管總鏈路損耗不超標(biāo)，由軸心對(duì)齊偏差引起色散增加并導(dǎo)致誤碼率超標(biāo)，會(huì)直接造成傳輸效率的下降，甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)信號(hào)接入。

光纖就像是一根光滑的玻璃“圓柱體”，但實(shí)際制造的過(guò)程中其端截面的橢圓度并非是時(shí)刻保持圓形，有時(shí)是不規(guī)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(shí)域反射計(jì)（OTDR）進(jìn)行測(cè)試，會(huì)發(fā)現(xiàn)此類(lèi)連接器缺陷會(huì)增加光損耗和光回波損耗（ORL）。

良好的光纖端面需要進(jìn)行鏡面級(jí)磨制才能達(dá)到光潔度要求。磨制端截面時(shí)有可能造成玻璃晶體破碎或者存在裂紋，有時(shí)候這種缺陷是在磨制鏡面前截?cái)喙饫w時(shí)就已經(jīng)造成了玻璃晶體的損傷。通常，這類(lèi)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(shí)際結(jié)構(gòu)很像一種套筒結(jié)構(gòu)，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(yīng)該是平齊的，但光纖在裝配的時(shí)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(nèi)陷”，或者由于應(yīng)力破碎晶體塊脫落形成的內(nèi)陷。另一種情形則是現(xiàn)場(chǎng)制作、安裝時(shí)光纖端面高于陶瓷芯端面的“凸臺(tái)”。凸臺(tái)和內(nèi)陷使用光纖顯微鏡仔細(xì)觀察都可以被發(fā)現(xiàn)，不過(guò)這需要一定的經(jīng)驗(yàn)。另外，凸臺(tái)用手指尖輕輕觸摸就可以被發(fā)現(xiàn)，或者清潔光纖的時(shí)候出現(xiàn)“掛紙”現(xiàn)象。

質(zhì)量合格的光纖端面仍然引起傳輸質(zhì)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(lái)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(huì)“傳染”，隨著多次插拔，插頭把污漬從一個(gè)端面?zhèn)鬟f至另一個(gè)端面；臟污還會(huì)積累，多次臟污會(huì)逐漸累積到端面，引發(fā)誤碼率逐漸升高甚至導(dǎo)致完全失去信號(hào)連接的現(xiàn)象。

端面二次損傷是指質(zhì)量合格的插頭端面被擦傷，由于插座端面多為開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，如果保護(hù)帽沒(méi)有及時(shí)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(yǎng)良好的工作習(xí)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(shù)不理想，在高速光纖當(dāng)中已經(jīng)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(gè)光纖端面在連接的時(shí)候是以球面中心接觸，回波損耗ORL參數(shù)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(shù)更優(yōu)。由于APC連接器外觀比較容易識(shí)別，所以經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題是將FC和PC端面的連接器混接，這在安裝或更換跳線時(shí)最容易出現(xiàn)，造成端接面的回波損耗參數(shù)劣化。如果插頭標(biāo)志不清或者標(biāo)記錯(cuò)誤，無(wú)法確定是FC還是PC就要用光纖顯微鏡來(lái)仔細(xì)觀察。但由于這需要積累一定經(jīng)驗(yàn)才能從視覺(jué)上區(qū)分，并非每個(gè)初學(xué)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(jué)“掛指”，就說(shuō)明存在“凸臺(tái)”或者制造缺陷。類(lèi)似地，用清潔紙輕輕擦拭光纖端面，如果“掛紙”就說(shuō)明存在凸臺(tái)現(xiàn)象，需要更換插頭或者重新熔接尾纖。

對(duì)于偏心、橢圓度不合格、制造缺陷、臟污、擦傷等質(zhì)量問(wèn)題，基本上從顯微鏡中觀察即可發(fā)現(xiàn)。但對(duì)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(jīng)驗(yàn)，能從對(duì)比中從顯微鏡上發(fā)現(xiàn)異常。

包裝合格的光纖跳線在打開(kāi)后有可能受到指紋污染或者擦傷，有時(shí)候會(huì)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(lái)自唾液污染。所以，如果接入的是高速光纖應(yīng)用，請(qǐng)?jiān)诮尤肭斑M(jìn)行檢查或者直接實(shí)施清潔。

插座在安裝好后按照規(guī)程應(yīng)裝上防塵/防潮帽，開(kāi)通時(shí)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(nèi)的光纖端面是否清潔，則需要使用顯微鏡進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)誤后接入設(shè)備跳線。

部分誤碼率上升的原因來(lái)自被污染的高速光模塊端口，比如萬(wàn)兆光模塊端口內(nèi)的污染物多為灰塵，少數(shù)時(shí)候會(huì)被唾液污染。

光纖的面板插座或配線架插座內(nèi)部有可能存端面損傷、制造缺陷等質(zhì)量問(wèn)題，這些問(wèn)題在安裝驗(yàn)收的時(shí)候可能通過(guò)一級(jí)光纖測(cè)試（損耗測(cè)試）而被隱藏，僅在擴(kuò)容升級(jí)萬(wàn)兆以上應(yīng)用時(shí)才會(huì)出現(xiàn)誤碼率較高或者無(wú)法接入等現(xiàn)象。為了避免此類(lèi)“意外事件”的影響，可靠性要求高的數(shù)據(jù)中心用戶(hù)會(huì)在驗(yàn)收時(shí)增加端面檢查，使用顯微鏡查看端面質(zhì)量。如果需要在驗(yàn)收?qǐng)?bào)告中記錄被檢查的端面圖像，則需要使用能與檢測(cè)設(shè)備相連的視頻顯微鏡，將拍攝的視頻圖像記錄到驗(yàn)收?qǐng)?bào)告中，方便今后調(diào)用或比對(duì)，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(jīng)應(yīng)用多年，但因?yàn)樗荒苋コ^小的靜電顆粒。此外它還會(huì)形成殘留，并常常將大顆粒吹到周?chē)魈幎荒軓氐浊宄?/p>

較好的實(shí)用清潔工具是專(zhuān)業(yè)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(chǎn)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(huì)在端面間拖帶遺留碎屑，這可能引起端面擦傷。反過(guò)來(lái)，清潔劑如果用量過(guò)大或只采用“濕式清潔法”，會(huì)導(dǎo)致清潔劑風(fēng)干后殘留被溶解的污染物。因此，正確的清潔程序應(yīng)該是“濕式清潔法”加“干式清潔法”的綜合運(yùn)用。

對(duì)于光纖插頭，可以使用福祿克網(wǎng)絡(luò)提供的清潔劑點(diǎn)滴到清潔布上進(jìn)行濕式清潔，然后直接在干燥的清潔布上進(jìn)行干式清潔。通常操作方法就是將插頭在點(diǎn)滴了清潔劑的清潔布上面“掃描”幾次即可（注意不要重復(fù)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(shù)時(shí)候我們不能保證防塵帽也是清潔無(wú)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(zhǎng)期以來(lái)無(wú)水酒精和異丙醇（IPA）一直用于清潔光纖端面，工業(yè)無(wú)水酒精的溶解能力較IPA差，且不能保證本身的“純凈度”，后來(lái)被IPA廣泛所取代。在此特別提醒，絕對(duì)不可用含水的醫(yī)用酒精做清潔劑，由于其溶解能力、揮發(fā)速度、揮發(fā)殘留度等指標(biāo)較差，會(huì)給清潔工作帶來(lái)甚多“意外”結(jié)果。

圖3

現(xiàn)在，你可以使用福祿克網(wǎng)絡(luò)提供的專(zhuān)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(rùn)滑油之類(lèi)的“非離子復(fù)合”污染物，IPA對(duì)它們往往無(wú)能為力。專(zhuān)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(nèi)端或設(shè)備端口時(shí)，清潔劑的揮發(fā)率很重要，短暫的清潔過(guò)程很難保證所有殘留清潔劑均能完全揮發(fā)。福祿克網(wǎng)絡(luò)的專(zhuān)用清潔劑具有合適的揮發(fā)率，既能保證清潔時(shí)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(shí)揮發(fā)干凈。

4 結(jié)束語(yǔ)

光纖端面的質(zhì)量問(wèn)題是引發(fā)高速光纖誤碼率增高或者無(wú)法接入的最常見(jiàn)原因，占光纖鏈路接入故障80%以上的比例。光纖端面的質(zhì)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(tái)可以用掛指/掛紙法檢測(cè)出來(lái)，有經(jīng)驗(yàn)的維護(hù)人員還可以直接從顯微鏡中看出凸臺(tái)和內(nèi)陷等質(zhì)量問(wèn)題，也能發(fā)現(xiàn)FC/PC/UPC/APC等不同端面混接問(wèn)題（需要一定經(jīng)驗(yàn)）。對(duì)于受到污染的光纖不可用含水酒精進(jìn)行清潔，氣罐、IPA等都有一定清潔能力的局限性。使用無(wú)纖維殘屑的清潔布/清潔紙加上能取出靜電塵埃并無(wú)溶劑殘留的清潔工具能達(dá)到最好的清潔效果。