如何正确的清洁光纤连接器

为什么要清洁光纤连接器?

光纤电缆的显著优点:能够在短时间内、远距离传输大量数据。然而,光纤安装人员在安装的过程中应当尽量避免污染光纤连接器,以确保在传输通讯信号时数据的丢失量在可接受的范围内。 通常来说油脂或灰尘颗粒肉眼不可见,但是这些颗粒的大小完全可以堵塞9微米直径的单模光纤芯。而更小的污染颗粒会造成信号衰减和回波损耗,并有可能会对连接器造成永久性损害。 请随时联系我们,让我们了解您在光纤清洁方面遇到的问题,我们将与您协作,共同探讨并提供问题的解决方案。

以下案例描述了污染物对光纤性能的负面影响:

    • 一家大型电子通信公司发现,其光纤到用户网络中有16%的连接器被严重污染,这些污染会对光纤传输的效率带来负面影响(Sheedy, 2014)。
    •  一项对承包商的调查发现,85%光纤连接的故障是由于光纤连接器的端面受到污染所造成的(Lang & Carter, 2016)。
    •  电子工业协会(IPC)发现,导致光纤连接器性能下降的最常见原因是污染物(IPC-8497-1, 2005, p. 7)
    •  国际电工委员会(IEC/TR 62627-01, 2010, p.8)指出:当光纤插入光纤连接器时,残留在光纤插头端面的污染物有向光纤芯迁移的趋势,进而阻碍光的传输,影响传输效率(IEC/TR 62627-01, 2010, p. 8)。
    •  SAE (美国航空航天材料制造协会)发现,与光纤受污染端面匹配会产生凹坑,或在套圈或光纤中嵌入颗粒,进而造成永久性损伤(SAE AIR6031, 2012, p. 13)。

    包装完好的光纤连接器不能默认是完全清洁的。处理连接器的手和衣服、建筑材料、灰尘

    灰尘、花粉、油脂、锯屑、空气污染物等都属于污染源。即使是用来保护套管的防尘帽也会污染连接器的端面。大多数污染物在不借助显微镜的条件下是看不见的。请牢记,纤维的直径只有人类毛发的几分之一。此外,插入和拔出连接器的操作会导致关键区域以外的灰尘颗粒聚集并重新散落到连接器的端面(TIA-455-240,第19页)。此外,未经清洁的光纤插头会交叉污染其他的连接器。所以说,在进行配对前,检验和清洗每个连接装置是十分必要的。,当然这也包括之前已经完成清洗操作但是没有配对的光纤连接器。以下两张照片展示的是近期完成清洗后连接器的显微镜视图。清洗完成后,插入、拔出连续5次操作。

    以下图片展示了连接器经过光纤插头插入拔出操作之后,连接器的关键区域污染物的情况。

    正确的检验和清洗流程

    光纤连接器的清洗流程会极大地影响光纤安装的质量。每一次配对之前,必须仔细检查光纤连接器的污染状态,并在必要的情况下清洗这些连接器。

    高效的清洗过程必须包含可以有效清洁各种类别的污染物,并且在每一次的清洁过程中都能提供良好的清洗效果。国际标准IEC 61300 -3-35阐述了工业清洗领域普遍认可的光纤连接器端面污染情况的检视标准以及连接器端面的缺陷的判定标准。如果连接器没有通过检视标准或者现场没有相关的检查设备时,应使用联合清洗工艺清洗光纤插头。清洗完成后,再次检查污染状态,光纤插头检查合格后(表面无污染)才可以进行连接操作。

    Proper inspection and cleaning process

    不可靠的清洗方法:清洗光纤连接器常见错误的清洗方法

    不可靠的清洗过程在清洗现场会制造许多不必要的麻烦,进而可能导致不可靠的网络连接。三种常见但不可靠的清洗方法是干法清洗、异丙醇清洗和湿法清洗。

    干法清洗连接器

    用干燥的擦拭布或棉签清洗光纤连接器是一种常见但有风险的清洗方法。

    干燥的颗粒污染物比湿润的颗粒污染物更难于移除,换句话说,选用一种能润湿颗粒污染物的溶剂可有效帮助移除颗粒污染物。此外,用干燥的擦拭布擦拭物件会产生静电,静电会吸引污染物(IEC/TR 62627-01, 2010, p. 11)。实验室测试表明,干燥的擦拭布用于清洁盒式纤维清洁剂会产生静电,这些静电会通过静电力将金属粉末吸引到光纤连接器上。(Berdinskikh, Fisenko, Daniel, Bragg, & Phillips, 2003)。在实际操作中也会发生类似现象,比如端面在经过干法工艺清洗后,靠近任何未经清洗的表面也会产生以上静电现象。经过干法清洗后的连接器端面暴露与去离子空气中5 - 10秒,可有效消除清洗后产生的静电。然而,一个更简单有效的方法是使用特制的去除静电的溶剂配合其他清洁工具完成清洁操作(TIA-455-240, 2009,第18页)。

    使用特制的擦拭布和棉签,结合少量的特效溶剂可有效用于清洁光纤表面的污染物,并且可以消除静电问题(IEC/TR 62627-01, 2010,第11页)。

    用异丙醇清洗光纤连接器

    每个光纤连接器清洗技术作业指南都会注明请谨慎使用异丙醇(IPA)清洗连接器的端面。然而,大多数操人员还没有意识到,在使用IPA进行清洗连接器的端面时候要尤其小心,避免给连接器的端面带来二次污染。

    使用IPA清洗光纤连接器可能会涉及两个比较大的问题,第一个问题是对大部分污染颗粒来说,IPA不是一种有效的清洁剂,它不能有效地移除可能污染光纤连接器的各种颗粒污染。而且对于在安装光纤时遇到的常见的一些颗粒污染,比如缓冲凝胶和油类,异丙醇是一种较差的溶剂(Blair, 2006)。当使用异丙醇清洁之后,如果没有继续使用擦拭布或棉签进行干法清洗,物件表面可能会有污染物残留(IPC-8497-1, 2005,第15页)。

    第二个问题是IPA是一种挥发速度相对较慢的溶剂,因此在和连接器配对时可能会有溶剂残留。而IPA具有吸湿性,即使是高纯度的IPA最终也会收吸水等其他杂质;这些杂质会进一步降低挥发速率。将光纤连接器配对会产生毛细管作用——将一些不纯的溶剂通过毛细管效应吸入配对区域(Blair, 2006)。最终的结果通常是连接器端面上形成一圈像“光晕”一样的污染带。

    湿法清洗——使用过量的溶剂清洗

    使用过量的溶剂清洗光纤连接器存在一定的缺陷——过量使用溶剂会导致光纤的套管积聚大量的溶剂,进而会导致清洗后端面的交叉污染(Telcordia - GR-2923-CORE, 2010年第2期,第2-8页)。在这种情况下,使用较多的清洗剂并不能提高清洗效力。在清洗过程中,其实只需很少的溶剂就能够消除静电,并且可以有效分散溶解端面的污染物。清洗完成后,立刻使用显微镜观察,如果工件表面有溶剂残留,就可以认为溶剂使用量过大。但是如果使用专业的光纤清洁剂,只需要少量的液体就可以达到理想的清洗效果,并且清洗剂的挥发速率非常快。

    联合清洗工艺:最好的光纤清洗工艺 

    如下展示的是被记号笔所污染的光纤连接器的端面,用来测试清洗效果。

    联合清洗工艺是一种湿法到干法联合的一种清洗形式,这种方法的特点是仅需使用少量的溶剂就可以达到预期的清洗效果。

    联合清洗工艺普遍被认为能够达到次优级的清洗效果,这种清洗工艺会使光纤连接器的端面附带有电荷,这些电荷可能在清洗过程之后吸引污染物。在“从湿到干”的清洗过程中使用过多的溶剂会导致表面残留过多的溶剂以及可能会引起交叉污染。联合清洗工艺使用少量溶剂,清洗完成后自然干燥。

    联合清洗工艺也可以配合擦拭布、棉签、光纤清洗工具使用。针对不同种类的污染物,选用不同种类的溶剂轻微润湿清洗工具。

    首先用溶剂润湿的清洗工具清洗连接器的端面,然后用不含有溶剂的清洗工具进行表面干燥。联合清洗工艺的原理:首先使用擦拭布或棉签擦拭连接器表面的颗粒等污染物时,擦拭工具沾有的溶剂可以有效消除连接器上附带的静电并且可以分散溶解表面的污染物,然后使用干燥的擦拭布或棉签干燥表面残留的溶剂,残留的溶剂不会有交叉污染污染光纤表面的风险。联合清洗工艺的流程如下图所示。

    联合清洗工艺流程图:

    1.  在擦拭布上滴一滴溶剂(溶剂润湿面积和一块硬币大小相似),然后轻轻地拖动光纤连接器,端面朝向擦拭布,起点为擦拭布上被溶剂润湿的区域,到擦拭布的干燥区域,以上清洗流程可一次性清除污染物,并且起到干燥端面的作用。
    2. 只需轻轻接触被溶剂润湿的擦拭布,光纤连接器上的污染物就可以被有效移除
    3. 请避免一些错误的清洗操作,例如在擦拭布上原地不停的旋转连接器,或在一条直线的区域上来回拉动的清洗操作,因为这些错误的操作会使各种污染物或碎屑附着到光纤连接器的端面。
    4. 避免在坚硬的表面操作,在这种情况下会使研磨产生的碎屑附着在光纤连接器的端面。

    以上的清洗流程也适用于其他种类的光纤清洗工具,例如:擦拭布、棉签和CCT清洗工具。下一篇文章我们将讨论使用每种清洗工具联合清洗工艺的特定用途。

    市面上有许多其他类似的光纤清洗工艺,这些清洗工艺会造成不稳定的清洗效果,还可能会导致再次污染。综上所述,干法清洗、异丙醇清洗、连接器湿法清洗的效果较差。最好的光纤连接器清洗工艺是联合清洗工艺。这项技术只需在擦拭布上喷洒少量的清洗溶剂,并且立刻干燥。





    参考文献:

    Berdinskikh, T., Fisenko, A. I., Daniel, J., Bragg, J., & Phillips, D. (2003). The role of electrostatic charge effect on the contamination of fiber optics connectors and the ways of eliminating it. Proc. SPIE 4833, Applications of Photonic Technology 5 (pp. 5-6). Quebec City, Canada: https://doi.org/10.1117/12.475352.

    Blair, P. (2006, December 13). The Halo Effect on Fiber Optic End Faces: Cause and Prevention. Retrieved July 30, 2018, from Chemtronics' website: /Content/Images/uploaded/documents/HaloEffect.pdf

    IEC 61300-3-35. (2015, June). Fiber optic interconnecting devices and passive components – Basic test and measurement procedures – Part 3-35: Examinations and measurements – Visual inspection of fiber optic connectors and fiber-stub transceivers. IEC. Geneva, Switzerland: International Electrotechnical Commision.

    IEC/TR 62627-01. (2010, August). Fiber optic interconnecting devices and passive components – Part 01: Fibre optic connector cleaning methods. International Electrotechnical Commission. Geneva, Switzerland: IEC.

    IPC-8497-1. (2005, December). Cleaning Methods and Contamination Assessment for Optical Assembly. IPC. Bannockburn, IL, U.S.A.: IPC.

    Lang, H., & Carter, C. (2016, May 24). Fiber’s Dirty Secret. Retrieved July 30, 2018, from ISE ICT Solutions & Education: https://www.isemag.com/2016/05/fibers-dirty-secret/

    SAE AIR6031. (2012, April). Aerospace Information Report. SAE Aerospace. SAE.

    Sheedy, S. (2014, August 1). The Importance of Properly Cleaning Fiber During Termination. Cabling Installation and Maintenance Magazine.

    Telcordia — GR-2923-CORE, Issue 2. (2010, February). Generic Requirements for Fiber Optic Connector Cleaning Products. Telcordia Network Product Integrity (NPI) Division. Piscataway, NJ, U.S.A.: Telcordia Technologies, Inc.

    TIA-455-240. (2009, September). Fiber Optic Connector Endface. TIA Standard. Arlington, VA, U.S.A.: Telecommunications Industry Association Standards and Technology Department.