摘要：隨著光纖通信的發(fā)展，光纖連接器被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。由于光纖傳輸自身的特性，對污染較為敏感，所以，在日常使用、維護(hù)工作中檢查、清潔和檢測光纖連接器是一項非常重要的工作，本文將以普通石英單模光纖跳線端面為例，詳細(xì)探討光纖端面的污染以及處理辦法。
關(guān)鍵詞：光纖，污染，清潔
1 引言
從1970年第一根較低損耗光纖研制成功至今，光纖的制造工藝得到了飛速的發(fā)展，其性能得到極大提高，作為信息高速公路的載體和激光器，光放大器等重要器件共同構(gòu)成光纖通信系統(tǒng)，體現(xiàn)了無比的信息傳輸優(yōu)越性，可以說，光纖是構(gòu)成21世紀(jì)信息社會一個不可或缺的要素。
隨著航空制造業(yè)的飛速發(fā)展，飛機(jī)制造技術(shù)本身日益現(xiàn)代化，機(jī)載控制和通信等電子設(shè)備的數(shù)量在不斷增多，連接各種設(shè)備的線纜數(shù)量也隨之增加�，F(xiàn)代飛機(jī)內(nèi)部連接各種設(shè)備線纜的重量幾乎與機(jī)載器材的重量相等。由于上述原因，光纖通信在航空制造領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
在日常維護(hù)工作中檢查、清潔和檢測光纖連接器是一項非常重要的工作，必須加以重視。通信單模光纖的標(biāo)準(zhǔn)包層直徑是125um，纖芯才幾個um，不借助顯微設(shè)備無法觀察到光纖端面的情況，探討光纖端面可能的污染情況以及如何進(jìn)行清潔維護(hù)，對我們平時(特別是在沒有適當(dāng)?shù)娘@微設(shè)備情況下)使用光纖是非常有意義的事情。下面將以普通石英單模光纖跳線端面為例，詳細(xì)探討光纖端面的污染以及處理辦法。
2 光纖端面的污染
光纖跳線一般都是將一段光纖的兩端剝?nèi)ケＷo(hù)層后封裝在陶瓷插芯中并做成連接頭，使用時可以和另一根光纖相互對接。研磨狀態(tài)良好，非常干凈的普通石英單模光纖跳線PC端面顯微圖像如圖2-1所示，中心的亮點(diǎn)即為纖芯，外圈顏色較深的是包層，包層以外的是陶瓷插芯，然而，由于平時的使用，光纖端面會受到各式各樣的污染而使得其性能受到影響，如連接損耗變大，表面產(chǎn)生劃痕等等。嚴(yán)重時纖芯被堵不能傳輸光，甚至導(dǎo)致纖芯被高功率激光燒壞。下面對光纖連接器在平時使用過程中可能對光纖端面造成污染的污染源進(jìn)行介紹。
圖2-1 潔凈的光纖端面
2.1 手對光纖端面的污染
因為對光纖連接器的絕大部分操作，如切割、研磨和連接等都要用到手，所以手是最有可能對光纖端面造成污染的物體之一，在一般顯微鏡下觀察手的任一部分就會發(fā)現(xiàn)皮膚是褶皺的，而且覆蓋了一層油脂，上面還沾滿了灰塵、松落的角質(zhì)等臟污物，如果手和光纖端面接觸，無疑會對其造成非常嚴(yán)重的污染，圖2-2a、2-2b分別是光纖端面和手指、手掌心接觸后得到的顯微圖像。手指經(jīng)常與其他物體接觸，所以油脂相對較少，而灰塵和各種碎屑較多，圖2-2a除了有顏色較淡的油脂外，還有黑色的灰塵和各種碎屑顆粒;手掌多油脂，所以圖2-2b幾乎充滿了油脂的痕跡。
a)手指對光纖端面的污染 b)手掌心對光纖端面的污染
圖2-2 手對光纖端面的污染
2.2 光纖防塵帽、法蘭盤等對光纖端面的污染
光纖防塵帽是用來保護(hù)光纖端面的。平時不使用光纖跳線時，可以使用光纖防塵帽把跳線頭套蓋起來，使其不受污染。但是，在套蓋光纖時如果不小心讓光纖端面接觸到光纖防塵帽邊緣，則有可能使光纖防塵帽邊緣的臟東西沾在光纖端面上。同樣，在使用法蘭盤時如果不小心，也可能使光纖端面碰到法蘭盤的金屬結(jié)構(gòu)，圖2-3a、2-3b分別是某次光纖端面與光纖帽邊緣、法蘭盤金屬邊緣接觸后造成的污染情況。雖然這樣的污染不一定發(fā)生，但是一旦發(fā)生就會導(dǎo)致很大的顆粒附著在端面上，在使用光纖防塵帽、法蘭盤等零部件時，一定要使光纖跳線頭正對準(zhǔn)要穿進(jìn)去的孔。
a)光纖帽邊緣對光纖端面的污染 b)法蘭盤金屬邊緣對光纖端面的污染
圖2-3 光纖帽、法蘭盤等對光纖端面的污染
2.3 臟光纖端面的“傳染”
光纖端面的污染是會“傳染”的——當(dāng)臟端面和其他端面互相接觸時，原本干凈的端面會受到污染。這種連環(huán)污染的情況通常是很危險的，尤其是對于那些內(nèi)置光纖連接頭的儀器，如光譜儀、激光器、光功率計等。一旦這些儀器內(nèi)置的光纖連接頭受到污染，要徹底清潔干凈往往非常困難，這會引起儀器使用性能的極大降低，甚至損壞儀器。同樣的，已經(jīng)受到污染的內(nèi)置光纖連接頭還將進(jìn)一步污染其他光纖連接頭。由于光纖連接器連接時相互之間會有壓力，所以如果污染物是一些硬度很高的灰塵顆粒，這些顆粒還可能對光纖端面造成劃痕。圖2-3是干凈的連接頭和一個臟連接頭接觸后的顯微圖像。
圖2-4 臟光纖端面對原本潔凈的端面造成的污染
2.4 空氣造成的污染
圖2-5是裸露在一般室內(nèi)空氣中48小時后的連接頭端面顯微圖像，可見，光纖端面上布滿了很多微小的不透明的東西，這些就是空氣中滿布著的微小灰塵顆粒隨空氣流動與光纖端面接觸后附著在上面造成的�？梢�，對使用光學(xué)器件的環(huán)境要求是比較嚴(yán)格的，要求空氣非常潔凈，而且平時不使用連接頭時，必須使用光纖防塵帽把它保護(hù)起來。
圖2-5 空氣的污染
2.5 其他污染
除上面提到的污染源可能對光纖端面造成污染，還有光纖端面研磨造成的端面劃痕，高功率激光造成光纖端面燒壞甚至破裂，臟桌布、抹布、書本、衣服，甚至人與人交談時的唾沫都有可能對光纖端面造成污染。
3 光纖連接器的正確使用
3.1 使用原則
1)選擇符合標(biāo)準(zhǔn)的光纖連接器;
2)光纖連接器要有保護(hù)蓋，不使用時蓋上保護(hù)蓋，避免光纖連接器污染而二次污染其他光端口;保護(hù)蓋不使用時應(yīng)放在防塵干凈處保存;
3)光纖連接器插入時要水平對準(zhǔn)光口，避免端面和套筒劃傷;
4)被污染后及時進(jìn)行清潔。
3.2光端口的清潔
光端口應(yīng)避免長時間暴露，不使用時要加蓋保護(hù)蓋;保護(hù)蓋不使用時儲存在防塵干凈處;清潔光端口時根據(jù)光口類型選用合適的無塵棉棒(SC使用φ2.5mm的無塵棉棒，LC和MTRJ使用φ1.25mm的無塵棉棒)。蘸上無水酒精插入光口內(nèi)部，按同一方向旋轉(zhuǎn)擦拭;然后再用干燥的無塵棉棒插入器件光口，按同一方向旋轉(zhuǎn)擦拭�；蛘呤褂萌鐖D3-1所示的清潔棒或清潔筆來清潔端口。
3-1 清潔棒\清潔筆及使用圖示
使用方法如下：
1)插入：筆直插入;
2)加壓：用足夠的壓力(約600～700g)，確保插芯在套筒內(nèi)稍下壓一些;
3)旋轉(zhuǎn)：在和插芯端面直接接觸后，順時針旋轉(zhuǎn)4-5圈，用手指抓支持部附近可易傳達(dá)壓力。
3.3光纖跳線端面的清潔
要保證光纖端面的清潔，平時使用時就要小心注意。避免以上提到的種種污染，但是萬一光纖端面已經(jīng)被污染，就必須及時地進(jìn)行清潔。
3.3.1 清潔原則
對光纖端面進(jìn)行清潔有以下幾個原則：
(1)一般應(yīng)該使用無水酒精先浸潤光纖端面，其好處是利用酒精溶解端面的油脂或者其他粘結(jié)物，使各種碎屑更容易松落。
(2)利用清潔用具接觸光纖端面時，用力要適中，以避免光纖端面上的硬質(zhì)污染物造成劃痕。
(3)確保清潔工具(如酒精、擦鏡紙等)在使用前是干凈的。已經(jīng)較長時間暴露在空氣中或者被污染過的清潔用具不能再使用，以避免對光纖端面造成新的污染甚至劃痕。
以下介紹幾種常用的清潔方法。
a)無塵布清潔
無塵布可以用來清潔光纖端面，使用時要盡量讓光纖端面和無塵布全面接觸，沿著一個方向移動光纖端面劃過無塵布面，用力要適中，以不使無塵布變形為佳，但也不要太輕，用過的無塵布不可以再次使用，這種清潔方式的優(yōu)點(diǎn)是方便快捷，但是效果不是非常好，特別是當(dāng)光纖端面比較臟，或者是受污染很久之后，很難用這種方法完全清潔干凈。無塵布的質(zhì)量好壞也很重要，不是真正的無塵，或者有很多短纖維絨毛的話很容易對光纖端面造成輕微劃痕或二次污染。
b)擦鏡紙加酒精清潔
先在擦鏡紙上滴上一滴酒精，將光纖端面在滴過酒精的擦鏡紙部位緊貼著輕輕滑過，可以重復(fù)劃3—4次，這一步稱為濕擦，然后再將光纖端面緊貼著沒有滴過酒精的擦鏡紙部位輕輕滑過，滑動長度一般有2—3cm，滑動1—2次即可。這一步稱為“干擦”，其用意是把被酒精溶解或者浸潤的污染物徹底清除。注意，已經(jīng)干擦過的擦鏡紙不可以再次用來干擦，但可以用作濕擦?xí)r使用。操作時，可以把擦鏡紙平鋪在平整干凈的桌面上，或者撕下一小塊擦鏡紙鋪在手指上進(jìn)行濕擦或者干擦，要注意的是不可以用被手指或者桌面接觸過的擦鏡紙部位進(jìn)行干擦。這種清潔方法的優(yōu)點(diǎn)是可以把光纖端面完全清潔干凈，而且擦鏡紙和酒精相對比較便宜;缺點(diǎn)是擦鏡紙比較薄，干擦?xí)r用力不當(dāng)或者是光纖端面與其傾斜接觸會很容易將其劃破，擦鏡紙被劃破后產(chǎn)生的微細(xì)纖維或者碎屑可能會附著在光纖端面上。
c)無塵紙加酒精清潔
這種方法完全可以按照擦鏡紙加酒精的操作類似進(jìn)行，把它單獨(dú)列舉出來是因為基于無塵紙的特性，可以有比擦鏡紙還要優(yōu)越的性能和使用方法，無塵紙除了“無塵”之外，表面還比較粗糙、紙纖維長、韌性好、比較厚，所以不容易被劃破起毛，其纖維也不易附著在光纖端面上。此外，粗糙的表面還有利于把光纖端面的臟東西“刮”干凈。使用時，可以一只手拿連接頭，把無塵紙剪成一小片，并折疊2-3層成一小條;另一只手拿著，蘸上酒精，用手指指肚將其用力與光纖端面緊貼，然后將光纖端面來回旋轉(zhuǎn)若干下，當(dāng)光纖端面比較臟時可以在蘸了酒精的無塵紙其他部位重復(fù)同樣的旋轉(zhuǎn)2—3次，濕擦完后，再拿一小條干凈的無塵紙，仿照擦鏡紙干擦的方法進(jìn)行干擦，注意干擦?xí)r要盡量輕輕地，緩緩地滑動，太快或者太用力都可能造成光纖端面的二次污染，被手指或者桌面污染過的無塵紙不能再用來進(jìn)行干擦，這種方法可以完全徹底把光纖端面清潔干凈，成功率很高。缺點(diǎn)是，對無塵紙的質(zhì)量要求比較高，從而成本較高。
3.3.2 清潔程度的檢查
用200倍或400倍的光纖放大鏡來檢查清潔效果，清潔與否由以下各圖來做判斷。
a)清潔合格的光纖連接器端面圖片(圖3-2)。
b)不合格的光纖連接器端面圖片(圖3-3)。
良好：表面光滑，沒有明顯的拋光劃痕、凹坑、纖芯/包層面積缺口
接受：沒有區(qū)域內(nèi)的拋光劃痕
圖3-2 清潔合格的光纖連接器端面圖片
粗糙邊緣 粗糙邊緣 粗糙端面
粗糙端面和邊緣 輕微的擦花 帶有斑點(diǎn)的纖維斷面
圖3-3 不合格的光纖連接器端面圖片
4 結(jié)語
以上內(nèi)容詳盡地討論了光纖連接器日常使用過程中可能對光纖端面造成污染的各種情況，并提供了幾種行之有效的清潔方法，可以對光纖的日常使用操作維護(hù)提供參考。擁有了正確的清潔、維護(hù)意識，就能有效地減少光纖跳線、光纖連接器的故障，提高光纖線路質(zhì)量和維護(hù)效率。 |
