光纖連接處出現問題是網絡故障的主要原因，因此光纖端面的檢測至關重要。本文討論了3種主要的端面檢測方法。

光纖端面加工質量對光纖通信系統的整體性能影響較大，據估計，網絡中半數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，實現干涉檢測過程的硬件和軟件現在已經比較完善，遵循一系列業(yè)內廣泛接受的標準。

“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）和臨時性污染（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整個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。

由于缺乏相應的標準，加上主觀認知差異、測試的準確性低，以及沒有可重復的測試方法，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致數據丟失，破環(huán)網絡連接性，端面檢測對于通信和數據應用非常關鍵。如果是高功率應用，這些損傷可能帶來災難性的后果，嚴重的會造成連接頭完全失效。

本文將介紹目前生產、研發(fā)和終端用戶實現清潔檢測的不同方法，討論3種2D光檢測技術能夠多大程度地評估端面加工質量，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。

檢測的內容、時間和地點cDn光波通信

端面檢測（EFI）需要應用在整個供應鏈系統的各個環(huán)節(jié)。光纜生產過程通常有如下幾個檢測點：拋光過程結束后，中間測試的過程中，以及最終測試。QA部門需要在污點檢測、新流程或產品研發(fā)、認證或常規(guī)維護過程中應用EFI。最終用戶則在QA、常規(guī)維護和可靠性測試環(huán)節(jié)應用EFI。

光纖接頭的端面缺陷包括劃傷、凹點、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)務操作過程中也有可能產生。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，凹點則是永久的、不規(guī)則的材料損傷，通常是因為不規(guī)范的操作導致，或是在生產和接頭插拔過程中產生。

接頭端面的潛在永久性損壞是業(yè)內工程標準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、污垢或是內嵌的顆粒雜質。

檢測準則cDn光波通信

檢測準則最初由光系統廠商自己研發(fā)，最近被接受為IPC-8497-1國際標準。這些準則有著各自的目標，區(qū)別在于測試通過與否的指標不同。檢測準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)域的數目和具體的直徑數值取決于光纖（單模或多模）和套管的類型。

最靠近纖芯的區(qū)域是最關鍵的，標準規(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量。IPC標準對于其它3個區(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)域損傷進行規(guī)范的原則更多地和通過連接頭連接時給纖芯帶來的損耗多少有關，而加工質量的影響變得次要。有一個公認的結論是較大的顆粒雜質很可能導致連接頭匹配不當，從而使得反射損耗指標下降。

在特定的情況下，特別是高功率應用中的標準更加苛刻，從而防止熱量累積帶來的接頭失效。此時，檢查所有區(qū)域的顆粒雜質的可靠的檢測機制至關重要。這些應用就需要借助相應的工業(yè)和用戶自定的標準。

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，這也是因為傳統的PC系統沒有足夠的軟硬件能力，缺乏行之有效的算法來準確地檢測和區(qū)分細小的瑕疵，尤其是很淺的劃痕。許多人認為人工檢測依然是目前大多數應用性價比最高的可行方案，檢測過程簡便快捷，盡管需要耗費一定的人力，檢測結果主觀性很強，檢測人員需要接受較高級別的培訓才能獲得可重復的檢測結果。

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

一旦接頭被人工安裝好，檢測人員就按照以下幾個步驟執(zhí)行檢測過程：1. 調整焦距；2. 識別損傷；3. 確定每一區(qū)域損傷的大小和數量；4. 判斷檢測通過與否。

在現場或管線環(huán)境中將采用探測式的顯微鏡，而非上述臺式顯微鏡。

盡管有聚酯薄膜的幫助，不斷重復地判斷每個瑕疵的尺寸和位置對于操作人員來說是非常困難的。檢測效果與焦距（由操作者主觀設定）、顯微鏡的分辨率以及用于顯示的視頻監(jiān)視器的對比度有關。上述因素加上缺乏詳盡的檢測記錄通常導致供應鏈各個環(huán)節(jié)的不同檢測者之間的低效率重復勞動。有研究表明重復勞動的比例占到了約60%。

近10年中，一些半自動或稱為“軟件輔助”的測試手段逐漸成熟商用。半自動測試所用的顯微鏡與人工測試一樣，不同之處在于借助了計算機圖像處理軟件來對光纖端面進行分析。與基于模擬照相機的設備相比，數字相機多數配置USB或FireWire接口，省去了幀捕捉器的成本。

與人工檢測類似，半自動方法同樣需要操作者將接頭插入固定測試平臺中，定位待測光纖（采用MPO這樣的多纖連接頭）并調整顯微鏡焦距。一旦得到了滿意的圖像，操作者即啟動軟件捕獲圖像并進行分析。EFI軟件收集端面圖像，執(zhí)行檢查、分類、測量和判斷損傷位置的操作，并與軟件預設的標準指標進行比較，從而定量地確定區(qū)域信息，判斷該接頭合格與否。

半自動方法的檢測效果與軟件的能力、顯微鏡性能以及操作人員對焦和定位圖像的技能有關，已經證明了其準確性、可重復性和再現性等方面優(yōu)于人工檢測。該方案可以提供檢測結果的具體記錄，包括端面圖像和損傷檢測數據等。照片2展示了一個檢測到劃痕的光纖端面。

照片2：有缺陷的端面圖像顯示出了檢測到的擦痕

完全自動的檢測系統采用了和半自動檢測一樣的流程。該類系統采用計算機控制檢測動作，某些情況下還借助多分辨率相機快速定位、聚焦和收集多個接頭上的多個光纖端面的圖像，測試裝置是配置好的，無需操作者的干預（見照片3）。

照片3：清潔室中的自動光纖檢測系統

該系統消除了人工對焦和定位光纖的不確定性，而且，由于軟件、顯微鏡、照明裝置和運動控制等設備都可由生產廠家控制，整個系統的性能是可以檢驗的。檢測的可重復性很高，重復檢測的結果較為一致，總的損傷檢測一致性超過了99%，邊緣損傷檢測一致性也超過了95%。一些自動檢測系統的用戶也反應多個測試系統對于數百萬光纖的“6Σ”樣本尺寸的檢測結果具有一致性。

與人工和半自動檢測相比，全自動檢測具有重要的優(yōu)勢。對焦、對照和光線校準過程借助主用光纖和NIST可跟蹤校準流程而實現完全的自動化。自動方法提高了檢測的準確性，降低了測試成本，增強了測試能力，操作人員的培訓量降低，獲得的數據量增加，降低了對供應鏈的限制。同時，自動檢測系統中的固定檢測裝置可以自動檢查檢測區(qū)域的光纖、光纜或產品的類型，測試者僅需把待測產品安裝和拆下即可。系統中可以安裝需要測試數小時的設備，測試者僅需花上幾分鐘安裝、拆卸待測產品以及打開收集數據并根據序號找到特定數據即可。自動檢測中操作者需要參與的部分大大減少，從而更大地降低了人力成本。

自動檢測系統能夠執(zhí)行2D幾何測量、MT套管定位檢測、光一致性檢測以及潛在的集成清潔能力。基于計算機的測試使得更加簡單的端面質量評估方法的引入成為可能，例如國際電子生產商聯盟（iNEMI）光器件清潔技術工作組已經論證了接頭插入損耗與GWpOA（Gaussian Weighted percent Occluded Area）密切相關。當使用計算機輔助檢測方法時，這一結論也許能夠極大地簡化確定光接頭清潔程度的參數。

纖的應用越來越廣泛，飛速增長的使用量使得自動檢測愈發(fā)地吸引人。由于光纖應用的質量要求越來越高，自動檢測由于提高了檢測的可重復性和準確性，將會成為更受歡迎的方案。