光纖連接處出現(xiàn)問題是網(wǎng)絡(luò)故障的主要原因,因此光纖端面的檢測至關(guān)重要。本文討論了3種主要的端面檢測方法。
光纖端面加工質(zhì)量對光纖通信系統(tǒng)的整體性能影響較大,據(jù)估計(jì),網(wǎng)絡(luò)中半數(shù)以上的損耗是由光纖連接不理想造成的。
光纖端面檢測技術(shù)可以查出兩類主要的加工問題:幾何問題和清潔問題。幾何問題通常是在拋光或處理的過程中造成的,光纖工作時(shí)其影響不會發(fā)生變化。該問題可以通過光干涉顯微鏡和執(zhí)行端面檢測程序的專門軟件探測出來,實(shí)現(xiàn)干涉檢測過程的硬件和軟件現(xiàn)在已經(jīng)比較完善,遵循一系列業(yè)內(nèi)廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)。
“清潔”一詞則被廣泛用于描述光纖端面永久性損傷(例如劃傷、裂痕或凹點(diǎn))和臨時(shí)性污染(污垢、油漬、水或清洗劑的殘留)。保持連接頭的清潔是光纖生產(chǎn)整個(gè)過程中都需要注意的問題,在裝配過程中的任意環(huán)節(jié)都有可能對接頭造成損害和污染。
由于缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),加上主觀認(rèn)知差異、測試的準(zhǔn)確性低,以及沒有可重復(fù)的測試方法,想要確定可以接受的端面污染程度十分困難。然而額外的損傷可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失,破環(huán)網(wǎng)絡(luò)連接性,端面檢測對于通信和數(shù)據(jù)應(yīng)用非常關(guān)鍵。如果是高功率應(yīng)用,這些損傷可能帶來災(zāi)難性的后果,嚴(yán)重的會造成連接頭完全失效。
本文將介紹目前生產(chǎn)、研發(fā)和終端用戶實(shí)現(xiàn)清潔檢測的不同方法,討論3種2D光檢測技術(shù)能夠多大程度地評估端面加工質(zhì)量,比較了每種方法的優(yōu)勢和不足之處。這3種方法包括操作者通過顯微鏡的人工檢測,操作者借助“輔助”軟件操作顯微鏡的半人工檢測,以及全自動的檢測系統(tǒng)。
檢測的內(nèi)容、時(shí)間和地點(diǎn)cDn光波通信
端面檢測(EFI)需要應(yīng)用在整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)。光纜生產(chǎn)過程通常有如下幾個(gè)檢測點(diǎn):拋光過程結(jié)束后,中間測試的過程中,以及最終測試。QA部門需要在污點(diǎn)檢測、新流程或產(chǎn)品研發(fā)、認(rèn)證或常規(guī)維護(hù)過程中應(yīng)用EFI。最終用戶則在QA、常規(guī)維護(hù)和可靠性測試環(huán)節(jié)應(yīng)用EFI。
光纖接頭的端面缺陷包括劃傷、凹點(diǎn)、裂痕、松脫或固定的污染,典型地可分為劃傷和顆粒污染兩大類。擦傷的定義是比端面直徑大得多的損傷(通常>30:1),所有其它損傷統(tǒng)一定義為顆粒污染或損傷。
擦傷通常是拋光過程中形成的,但在光纖插拔等在線業(yè)務(wù)操作過程中也有可能產(chǎn)生。在給定焦距下的某一畫面中憑肉眼觀察很難區(qū)分擦傷和裂痕,凹點(diǎn)則是永久的、不規(guī)則的材料損傷,通常是因?yàn)椴灰?guī)范的操作導(dǎo)致,或是在生產(chǎn)和接頭插拔過程中產(chǎn)生。
接頭端面的潛在永久性損壞是業(yè)內(nèi)工程標(biāo)準(zhǔn)流程在光接頭連接之前的清潔和檢測過程需要考慮的首要問題。暫時(shí)性的污染如污垢、灰塵、油漬或其它材料污染可以通過一系列清潔流程去除,而永久性的污染(定義為無法去除的污染,除非重新拋光)包括環(huán)氧材料殘余、污垢或是內(nèi)嵌的顆粒雜質(zhì)。
檢測準(zhǔn)則cDn光波通信
檢測準(zhǔn)則最初由光系統(tǒng)廠商自己研發(fā),最近被接受為IPC-8497-1國際標(biāo)準(zhǔn)。這些準(zhǔn)則有著各自的目標(biāo),區(qū)別在于測試通過與否的指標(biāo)不同。檢測準(zhǔn)則定義了一系列以光纖核心為圓心的區(qū)域,不同區(qū)域的重要性各不相同。區(qū)域的數(shù)目和具體的直徑數(shù)值取決于光纖(單;蚨嗄#┖吞坠艿念愋。
最靠近纖芯的區(qū)域是最關(guān)鍵的,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了單模光纖這一區(qū)域不能存在可見的擦痕,多模光纖也只允許極少量的小擦痕。這樣的損傷已經(jīng)被證明帶來了更大的插入損耗,減少了反射,從而降低了光鏈路傳輸質(zhì)量。IPC標(biāo)準(zhǔn)對于其它3個(gè)區(qū)域的限制有所放松,即被覆層、環(huán)氧層和針對陶瓷等套管式連接單模光纖的接觸層,對于這些區(qū)域損傷進(jìn)行規(guī)范的原則更多地和通過連接頭連接時(shí)給纖芯帶來的損耗多少有關(guān),而加工質(zhì)量的影響變得次要。有一個(gè)公認(rèn)的結(jié)論是較大的顆粒雜質(zhì)很可能導(dǎo)致連接頭匹配不當(dāng),從而使得反射損耗指標(biāo)下降。
在特定的情況下,特別是高功率應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)更加苛刻,從而防止熱量累積帶來的接頭失效。此時(shí),檢查所有區(qū)域的顆粒雜質(zhì)的可靠的檢測機(jī)制至關(guān)重要。這些應(yīng)用就需要借助相應(yīng)的工業(yè)和用戶自定的標(biāo)準(zhǔn)。
人工、半自動和自動檢測cDn光波通信
人工檢測是目前最常用的檢測手段,這也是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的PC系統(tǒng)沒有足夠的軟硬件能力,缺乏行之有效的算法來準(zhǔn)確地檢測和區(qū)分細(xì)小的瑕疵,尤其是很淺的劃痕。許多人認(rèn)為人工檢測依然是目前大多數(shù)應(yīng)用性價(jià)比最高的可行方案,檢測過程簡便快捷,盡管需要耗費(fèi)一定的人力,檢測結(jié)果主觀性很強(qiáng),檢測人員需要接受較高級別的培訓(xùn)才能獲得可重復(fù)的檢測結(jié)果。
人工檢測需要用到一架視頻光纖顯微鏡、一套接頭固定裝置和一臺視頻監(jiān)控器。顯微鏡將光纖端面的圖像放大并顯示到監(jiān)控器上,其典型的測試環(huán)境如照片1所示。
照片1:人工光纖檢測