摘要：随着光纤通信的发展，光纤连接器被广泛应用于各行各业。由于光纤传输自身的特性，对污染较为敏感，所以，在日常使用、维护工作中检查、清洁和检测光纤连接器是一项非常重要的工作，本文将以普通石英单模光纤跳线端面为例，详细探讨光纤端面的污染以及处理办法。
关键词：光纤，污染，清洁
1 引言
从1970年第一根较低损耗光纤研制成功至今，光纤的制造工艺得到了飞速的发展，其性能得到极大提高，作为信息高速公路的载体和激光器，光放大器等重要器件共同构成光纤通信系统，体现了无比的信息传输优越性，可以说，光纤是构成21世纪信息社会一个不可或缺的要素。
随着航空制造业的飞速发展，飞机制造技术本身日益现代化，机载控制和通信等电子设备的数量在不断增多，连接各种设备的线缆数量也随之增加。现代飞机内部连接各种设备线缆的重量几乎与机载器材的重量相等。由于上述原因，光纤通信在航空制造领域得到了广泛应用。
在日常维护工作中检查、清洁和检测光纤连接器是一项非常重要的工作，必须加以重视。通信单模光纤的标准包层直径是125um，纤芯才几个um，不借助显微设备无法观察到光纤端面的情况，探讨光纤端面可能的污染情况以及如何进行清洁维护，对我们平时(特别是在没有适当的显微设备情况下)使用光纤是非常有意义的事情。下面将以普通石英单模光纤跳线端面为例，详细探讨光纤端面的污染以及处理办法。
2 光纤端面的污染
光纤跳线一般都是将一段光纤的两端剥去保护层后封装在陶瓷插芯中并做成连接头，使用时可以和另一根光纤相互对接。研磨状态良好，非常干净的普通石英单模光纤跳线PC端面显微图像如图2-1所示，中心的亮点即为纤芯，外圈颜色较深的是包层，包层以外的是陶瓷插芯，然而，由于平时的使用，光纤端面会受到各式各样的污染而使得其性能受到影响，如连接损耗变大，表面产生划痕等等。严重时纤芯被堵不能传输光，甚至导致纤芯被高功率激光烧坏。下面对光纤连接器在平时使用过程中可能对光纤端面造成污染的污染源进行介绍。
图2-1 洁净的光纤端面
2.1 手对光纤端面的污染
因为对光纤连接器的绝大部分操作，如切割、研磨和连接等都要用到手，所以手是最有可能对光纤端面造成污染的物体之一，在一般显微镜下观察手的任一部分就会发现皮肤是褶皱的，而且覆盖了一层油脂，上面还沾满了灰尘、松落的角质等脏污物，如果手和光纤端面接触，无疑会对其造成非常严重的污染，图2-2a、2-2b分别是光纤端面和手指、手掌心接触后得到的显微图像。手指经常与其他物体接触，所以油脂相对较少，而灰尘和各种碎屑较多，图2-2a除了有颜色较淡的油脂外，还有黑色的灰尘和各种碎屑颗粒;手掌多油脂，所以图2-2b几乎充满了油脂的痕迹。
a)手指对光纤端面的污染 b)手掌心对光纤端面的污染
图2-2 手对光纤端面的污染
2.2 光纤防尘帽、法兰盘等对光纤端面的污染
光纤防尘帽是用来保护光纤端面的。平时不使用光纤跳线时，可以使用光纤防尘帽把跳线头套盖起来，使其不受污染。但是，在套盖光纤时如果不小心让光纤端面接触到光纤防尘帽边缘，则有可能使光纤防尘帽边缘的脏东西沾在光纤端面上。同样，在使用法兰盘时如果不小心，也可能使光纤端面碰到法兰盘的金属结构，图2-3a、2-3b分别是某次光纤端面与光纤帽边缘、法兰盘金属边缘接触后造成的污染情况。虽然这样的污染不一定发生，但是一旦发生就会导致很大的颗粒附着在端面上，在使用光纤防尘帽、法兰盘等零部件时，一定要使光纤跳线头正对准要穿进去的孔。
a)光纤帽边缘对光纤端面的污染 b)法兰盘金属边缘对光纤端面的污染
图2-3 光纤帽、法兰盘等对光纤端面的污染
2.3 脏光纤端面的“传染”
光纤端面的污染是会“传染”的——当脏端面和其他端面互相接触时，原本干净的端面会受到污染。这种连环污染的情况通常是很危险的，尤其是对于那些内置光纤连接头的仪器，如光谱仪、激光器、光功率计等。一旦这些仪器内置的光纤连接头受到污染，要彻底清洁干净往往非常困难，这会引起仪器使用性能的极大降低，甚至损坏仪器。同样的，已经受到污染的内置光纤连接头还将进一步污染其他光纤连接头。由于光纤连接器连接时相互之间会有压力，所以如果污染物是一些硬度很高的灰尘颗粒，这些颗粒还可能对光纤端面造成划痕。图2-3是干净的连接头和一个脏连接头接触后的显微图像。
图2-4 脏光纤端面对原本洁净的端面造成的污染
2.4 空气造成的污染
图2-5是裸露在一般室内空气中48小时后的连接头端面显微图像，可见，光纤端面上布满了很多微小的不透明的东西，这些就是空气中满布着的微小灰尘颗粒随空气流动与光纤端面接触后附着在上面造成的。可见，对使用光学器件的环境要求是比较严格的，要求空气非常洁净，而且平时不使用连接头时，必须使用光纤防尘帽把它保护起来。
图2-5 空气的污染
2.5 其他污染
除上面提到的污染源可能对光纤端面造成污染，还有光纤端面研磨造成的端面划痕，高功率激光造成光纤端面烧坏甚至破裂，脏桌布、抹布、书本、衣服，甚至人与人交谈时的唾沫都有可能对光纤端面造成污染。
3 光纤连接器的正确使用
3.1 使用原则
1)选择符合标准的光纤连接器;
2)光纤连接器要有保护盖，不使用时盖上保护盖，避免光纤连接器污染而二次污染其他光端口;保护盖不使用时应放在防尘干净处保存;
3)光纤连接器插入时要水平对准光口，避免端面和套筒划伤;
4)被污染后及时进行清洁。
3.2光端口的清洁
光端口应避免长时间暴露，不使用时要加盖保护盖;保护盖不使用时储存在防尘干净处;清洁光端口时根据光口类型选用合适的无尘棉棒(SC使用φ2.5mm的无尘棉棒，LC和MTRJ使用φ1.25mm的无尘棉棒)。蘸上无水酒精插入光口内部，按同一方向旋转擦拭;然后再用干燥的无尘棉棒插入器件光口，按同一方向旋转擦拭。或者使用如图3-1所示的清洁棒或清洁笔来清洁端口。
3-1 清洁棒\清洁笔及使用图示
使用方法如下：
1)插入：笔直插入;
2)加压：用足够的压力(约600～700g)，确保插芯在套筒内稍下压一些;
3)旋转：在和插芯端面直接接触后，顺时针旋转4-5圈，用手指抓支持部附近可易传达压力。
3.3光纤跳线端面的清洁
要保证光纤端面的清洁，平时使用时就要小心注意。避免以上提到的种种污染，但是万一光纤端面已经被污染，就必须及时地进行清洁。
3.3.1 清洁原则
对光纤端面进行清洁有以下几个原则：
(1)一般应该使用无水酒精先浸润光纤端面，其好处是利用酒精溶解端面的油脂或者其他粘结物，使各种碎屑更容易松落。
(2)利用清洁用具接触光纤端面时，用力要适中，以避免光纤端面上的硬质污染物造成划痕。
(3)确保清洁工具(如酒精、擦镜纸等)在使用前是干净的。已经较长时间暴露在空气中或者被污染过的清洁用具不能再使用，以避免对光纤端面造成新的污染甚至划痕。
以下介绍几种常用的清洁方法。
a)无尘布清洁
无尘布可以用来清洁光纤端面，使用时要尽量让光纤端面和无尘布全面接触，沿着一个方向移动光纤端面划过无尘布面，用力要适中，以不使无尘布变形为佳，但也不要太轻，用过的无尘布不可以再次使用，这种清洁方式的优点是方便快捷，但是效果不是非常好，特别是当光纤端面比较脏，或者是受污染很久之后，很难用这种方法完全清洁干净。无尘布的质量好坏也很重要，不是真正的无尘，或者有很多短纤维绒毛的话很容易对光纤端面造成轻微划痕或二次污染。
b)擦镜纸加酒精清洁
先在擦镜纸上滴上一滴酒精，将光纤端面在滴过酒精的擦镜纸部位紧贴着轻轻滑过，可以重复划3—4次，这一步称为湿擦，然后再将光纤端面紧贴着没有滴过酒精的擦镜纸部位轻轻滑过，滑动长度一般有2—3cm，滑动1—2次即可。这一步称为“干擦”，其用意是把被酒精溶解或者浸润的污染物彻底清除。注意，已经干擦过的擦镜纸不可以再次用来干擦，但可以用作湿擦时使用。操作时，可以把擦镜纸平铺在平整干净的桌面上，或者撕下一小块擦镜纸铺在手指上进行湿擦或者干擦，要注意的是不可以用被手指或者桌面接触过的擦镜纸部位进行干擦。这种清洁方法的优点是可以把光纤端面完全清洁干净，而且擦镜纸和酒精相对比较便宜;缺点是擦镜纸比较薄，干擦时用力不当或者是光纤端面与其倾斜接触会很容易将其划破，擦镜纸被划破后产生的微细纤维或者碎屑可能会附着在光纤端面上。
c)无尘纸加酒精清洁
这种方法完全可以按照擦镜纸加酒精的操作类似进行，把它单独列举出来是因为基于无尘纸的特性，可以有比擦镜纸还要优越的性能和使用方法，无尘纸除了“无尘”之外，表面还比较粗糙、纸纤维长、韧性好、比较厚，所以不容易被划破起毛，其纤维也不易附着在光纤端面上。此外，粗糙的表面还有利于把光纤端面的脏东西“刮”干净。使用时，可以一只手拿连接头，把无尘纸剪成一小片，并折叠2-3层成一小条;另一只手拿着，蘸上酒精，用手指指肚将其用力与光纤端面紧贴，然后将光纤端面来回旋转若干下，当光纤端面比较脏时可以在蘸了酒精的无尘纸其他部位重复同样的旋转2—3次，湿擦完后，再拿一小条干净的无尘纸，仿照擦镜纸干擦的方法进行干擦，注意干擦时要尽量轻轻地，缓缓地滑动，太快或者太用力都可能造成光纤端面的二次污染，被手指或者桌面污染过的无尘纸不能再用来进行干擦，这种方法可以完全彻底把光纤端面清洁干净，成功率很高。缺点是，对无尘纸的质量要求比较高，从而成本较高。
3.3.2 清洁程度的检查
用200倍或400倍的光纤放大镜来检查清洁效果，清洁与否由以下各图来做判断。
a)清洁合格的光纤连接器端面图片(图3-2)。
b)不合格的光纤连接器端面图片(图3-3)。
良好：表面光滑，没有明显的抛光划痕、凹坑、纤芯/包层面积缺口
接受：没有区域内的抛光划痕
图3-2 清洁合格的光纤连接器端面图片
粗糙边缘 粗糙边缘 粗糙端面
粗糙端面和边缘 轻微的擦花 带有斑点的纤维断面
图3-3 不合格的光纤连接器端面图片
4 结语
以上内容详尽地讨论了光纤连接器日常使用过程中可能对光纤端面造成污染的各种情况，并提供了几种行之有效的清洁方法，可以对光纤的日常使用操作维护提供参考。拥有了正确的清洁、维护意识，就能有效地减少光纤跳线、光纤连接器的故障，提高光纤线路质量和维护效率。 |
