CN102959444A - 光纤熔接机 - Google Patents

Abstract

用于向光纤外加放电的装置具备：隔着所述光纤相向配置的一对电极；为了支撑所述电极而构成的台；为了将所述电极固定地按压在所述台上而构成的部件；及设置在所述部件上的散热片。

Description

光纤熔接机

技术领域

本发明涉及光纤熔接机，通过向一对电极供电而产生的放电，将两条光纤的端面彼此熔接接合。

背景技术

为了将两条光纤的端面彼此连接，利用向保持规定间距配置的两个电极供电而产生的电弧放电，以较高的热能将光纤的端面熔化而进行连接。

作为光纤熔接机，提出了例如专利文献1、专利文献2公开的构造。

专利文献1：日本特开2005－234555号公报

专利文献2：日本特开平11－316315号公报

发明内容

当反复放电时，电极前端逐渐损耗，需要经常进行观察。电极寿命取决于电极前端的损耗程度。

本发明的目的在于提供一种可延长电极寿命的光纤熔接机。

根据本发明的一个方式，用于向光纤外加放电的装置具备：隔着上述光纤相向配置的一对电极；为了支撑上述电极而构成的台；为了将上述电极固定地按压在上述台上而构成的部件；及设置在上述部件上的散热片。

根据本发明，能够通过抑制电极的温度上升的方式来抑制电极前端的氧化和损耗，从而能够延长电极的寿命。

附图说明

图1是本实施方式的光纤熔接机的立体图。

图2是在本实施方式的光纤熔接机中使用的电极的侧视图。

图3表示在以往的光纤熔接机中使用的电极的侧视图，图3（a）是直径为2mm、电极前端部的顶角为30度的例，图3（b）是直径为3mm、电极前端部的顶角为30度的例。

图4（a）是表示放电次数为10次时的图2所示的电极前端部的氧化状态的、关键部位的放大侧视图，图4（b）是表示放电次数为50次时的图2所示的电极前端部的氧化状态的、关键部位的放大侧视图。

图5（a）是表示放电次数为10次时的图3（a）所示的电极前端部的氧化状态的、关键部位的放大侧视图，图5（b）是表示放电次数为50次时的图3（a）所示的电极前端部的氧化状态的、关键部位的放大侧视图。

图6（a）是表示放电次数为10次时的图3（b）所示的电极前端部的氧化状态的、关键部位的放大侧视图，图6（b）是表示放电次数为50次时的图3（b）所示的电极前端部的氧化状态的、关键部位的放大侧视图。

图7（a）是表示具有散热片的光纤熔接机中的温度测定部位的图，图7（b）是表示不具有散热片的光纤熔接机中的温度测定部位的图。

图8（a）是表示使用没有散热片的电极按压部件、且放电次数为10次时的图2所示的电极前端部的氧化状态的、关键部位的放大侧视图，图8（b）是表示使用具有散热片的电极按压部件、且放电次数为10次时的图2所示的电极前端部的氧化状态的、关键部位的放大侧视图。

图9是表示具有散热片和不具有散热片的情况下的电极各部位的温度测定结果的特性图。

图10是表示直径为2mm、电极前端部的顶角为30度、45度、60度时的放电次数和磨损量的实验结果的特性图。

图11是表示直径为3mm、电极前端部的顶角为45度、60度时的放电次数和磨损量的实验结果的特性图。

具体实施方式

以下，参照附图对采用本发明的具体实施方式进行详细说明。

〔光纤熔接机的构造说明〕

首先，参照图1对本发明涉及的光纤熔接机的构造进行说明。本实施方式的光纤熔接机是如下装置，对于使端面1a彼此对接地配置的两条光纤1，向一对电极（阳电极和阴电极）2、2供电而进行外加放电，将两条光纤1的端面1a彼此熔接接合。另外，该装置也可以用于对端面进行修补或净化、除去其覆盖层或对光纤进行热处理。

如图1所示，本实施方式的光纤熔接机具备隔着光纤1相向配置的一对电极2、2；支撑电极2的支撑台3；将电极2固定在支撑台3上的电极按压部件4；及对因向电极2供电并产生放电而产生的热量进行散热的散热片5。

电极2例如由可通电的钨等构成。上述电极2优选为，如图2所示，由呈圆棒形状的主体部2A和前端形成圆锥状的电极前端部2B构成。或者，主体部也可以为方棒形状、平板状或块状，前端部也可以为方锥状或其他锥状等。在本实施方式中，基于后述的理由，优选将主体部2A的直径

设为3mm以上，将电极前端部2B的顶角θ设为60度以上。

与此相对，以往的电极2将主体部2A的直径φ设为2mm，将电极前端部2B的顶角θ设为30度。在熔接接合小直径的光纤1时，用以往的电极2可毫无问题地熔接。然而，在熔接接合大直径的光纤1时，由于需要通入更大的电力，所以电极2容易变得更加高温。根据本发明人的研究，上述的高温是造成电极前端部2B氧化并损耗的原因。因此，在本实施方式中，增大主体部2A的直径并增大电极前端部2B的顶角θ，以增大电极整体的热容量。关于将主体部2A的直径φ设为3mm以上、并将电极前端部2B的顶角θ设为60度的理由，基于后述的实验数据进行说明。

在支撑台3上形成有用于固定电极2的下侧圆弧槽6。上述电极2通过配置于上述下侧圆弧槽6而以使上述电极前端部2B朝向光纤1突出的方式配置在上述支撑台3上。

电极按压部件4由例如散热性优异的铝等构成。在该电极按压部件4的下表面上形成有用于固定电极2的上侧圆弧槽7。上述电极2通过配置于该上侧圆弧槽7和下侧圆弧槽6而以由电极按压部件4和支撑台3夹持的方式被保持。

散热片5在电极按压部件4上设置有多个。上述的散热片5呈向上方垂直立起的垂直壁形状，通过对上述电极按压部件4进行切削而一体地形成。散热片5的形状并不限定于图1所示的垂直壁形状，也可以为除此之外的其他形状。另外，只要能够有效地对因放电而产生的热量进行散热，散热片5的数量尽可能越多越好。

另外，在电极按压部件4上形成有螺纹孔（图示省略），用于将该电极按压部件4固定在支撑台3上的安装螺钉8可与该螺纹孔螺合。安装螺钉8经由垫片9而螺纹紧固在电极按压部件4上。

在上述那样构成的光纤熔接机中，当放电电流在两个电极2、2中流动时，从保持规定间距地相向配置的电极2、2的电极前端部2B产生电弧放电。与这些电极2、2的轴向正交配置的两条光纤1、1的端面1a、1a通过上述电弧放电而熔化并熔接接合。

在上述光纤熔接机中，当反复放电而对光纤1进行熔接接合时，电极2被加热。蓄积于该电极2的热量通过一体地设置于电极按压部件4的散热片5进行散热。其结果为，电极2被冷却，可抑制电极前端部2B的氧化和磨损。

〔实施例1〕

在实施例1中，改变电极2的主体部2A的直径φ和电极前端部2B的顶角θ，研究使用不同的电极2进行放电之后的电极前端部2B的氧化状态。

样品A的电极为图2所示的本实施方式的电极2，将主体部2A的直径φ设为3mm，将电极前端部2B的顶角θ设为60度。

样品B的电极为图3（a）所示的以往的电极2，将主体部2A的直径φ设为2mm，将电极前端部2B的顶角θ设为30度。

样品C的电极为图3（b）所示的以往的电极2，将主体部2A的直径φ设为3mm，将电极前端部2B的顶角θ设为30度。

熔接条件为，将两个电极的电极间距离设为4mm、放电电流设为3mA，放电时间设为10秒。另外，样品A～C的电极均使用没有任何散热片5的电极按压部件4固定在支撑台3上。

图4～图6表示各个样品A～C的电极的电极前端部2B的氧化状态。在这些图中，用斜线表示的区域表示被氧化的部位。图4是样品A的电极，图4（a）表示放电次数为10次时的电极前端部2B的氧化状态，图4（b）表示放电次数为50次时的电极前端部2B的氧化状态。图5是样品B的电极，图5（a）表示放电次数为10次时的电极前端部2B的氧化状态，图5（b）表示放电次数为50次时的电极前端部2B的氧化状态。图6是样品C的电极，图6（a）表示放电次数为10次时的电极前端部2B的氧化状态，图6（b）表示放电次数为50次时的电极前端部2B的氧化状态。

观察图4～图6的电极前端部2B的氧化状态可知，主体部2A的直径φ为3mm的电极前端部（表示样品A、C的电极前端部的图4、图6）的氧化比主体部2A的直径φ为2mm的电极前端部（表示样品B的电极前端部的图5）的氧化少。虽然放电次数越多氧化区域越大，但直径3mm的电极前端部的氧化区域的增大比例比直径2mm的电极前端部的氧化区域的增大比例小。

另一方面，对于电极前端部2B的顶角θ，顶角为60度的电极前端部（表示样品A的电极前端部的图4）的氧化比顶角为30度的电极前端部（表示样品B、C的电极前端部的图5、6）的氧化少。同样，虽然放电次数越多氧化区域越大，但顶角为60度的电极前端部的氧化区域的增大比例比顶角为30度的电极前端部的氧化区域的增大比例小。

另外，可知，与样品B、C的电极相比，样品A的电极的电极前端部2B的磨损量较小。在样品B、C的电极中，当放电次数增加时，磨损进一步加剧。与此相对，在样品A的电极中，放电10次和放电50次时，磨损量均没有太大变化。

根据该实施例1的实验结果，通过将电极2的主体部2A的直径φ从以往的2mm增大至3mm、并将电极前端部2B的顶角θ从以往的30度变更为60度，能够抑制电极前端部2B的氧化，还能够抑制电极前端部2B的磨损。这是因为：通过增大主体部2A的直径并增大电极前端部2B的顶角θ，电极整体的热容量增大。

〔实施例2〕

在实施例2中，分别根据是否具有散热片5来调查电极各部位的温度变化和电极前端部2B的氧化状态。图7（a）表示具有散热片的光纤熔接机中的温度测定部位，图7（b）表示不具有散热片的光纤熔接机中的温度测定部位。

对于实验使用的电极2，将主体部2A的直径φ设为3mm，将电极前端部2B的顶角θ设为60度。另外，熔接条件如下：将两个电极2的电极间距设为4mm，将放电电流设为5mA，将放电时间设为10秒。将光纤熔接机的温度测定部位设为电极前端S1、电极根部S2、电极按压部件或散热片的部位S3。

结果如图9所示。图9的线L1是不具有散热片时的电极各部位的温度测定数据。图9的线L2是具有散热片时的电极各部位中的温度测定数据。

根据该结果可知，与不具有散热片时相比，在具有散热片的情况下，在电极的任意部位上温度都较低。这是因为：通过放电而产生的热量从电极2经由电极按压部件4传递到散热片5，并从该散热片5向外部散热。在具有散热片5的情况下，与不具有散热片时相比，能够在电极的所有部位上降低温度。

图8（a）表示使用不具有散热片的电极按压部件、且放电次数为10次时的图2所示的电极前端部的氧化状态。图8（b）表示使用具有散热片的电极按压部件、且放电次数为10次时的图2所示的电极前端部的氧化状态。在这些图中，由斜线表示的区域表示已被氧化的部位。

当不具有散热片5时，如图8（a）所示，通过10次放电而导致电极前端部2B被氧化成白色。与此相对，当具有散热片5时，如图8（b）所示，同样通过10次放电，在电极前端部2B未发现氧化。

〔实施例3〕

在实施例3中，改变电极2的主体部2A的直径φ和电极前端部2B的顶角θ，调查电极前端部2B在使用不同电极2进行放电时相对于放电次数的磨损量。

对于样品D的电极，将主体部2A的直径φ设为2mm，将电极前端部2B的顶角θ设为30度、45度、60度。另外，该样品D的电极利用设置有由铜构成的散热片5的电极按压部件4固定在支撑台3上。

对于样品E的电极，将主体部2A的直径φ设为3mm，将电极前端部2B的顶角θ设为45度、60度。另外，该样品E的电极利用设置有由铝构成的散热片5的电极按压部件4固定在支撑台3上。

使用样品D的电极放电情况下的熔接条件如下：将电极间距设为3mm，将放电功率设为100bit，将预熔时间（预备放电时间）设为4秒，将主放电时间设为12秒，在电极存在摆动的条件下进行放电。

使用样品E的电极放电情况下的熔接条件如下：将电极间距设为3mm，将放电功率设250bit，将预熔时间设为3秒，将主放电时间设为12秒，在电极存在摆动的条件下进行放电。

对于上述放电功率，以将AD转换器的电压按bit等分后的数值作为电压而进行外加。例如，将电压5V按1024bit等分后的电压（5V/1024×300＝约1.46V）外加在电极上。

图10表示使用样品D的电极的情况下（直径设为2mm，电极前端部2B的顶角θ设为30度、45度、60度时）的放电次数和磨损量的实验结果。图10的线L3为顶角30度，线L4为顶角45度，线L5为顶角60度。

图11表示使用样品E的电极的情况下（直径设为3mm，电极前端部2B的顶角θ设为45度、60度时）的放电次数和磨损量的实验结果。图11的线L6为顶角45度，线L7为顶角60度。

另外，表1表示使用样品D的电极的情况下的磨损量和判定结果。表2表示使用样品E的电极的情况下的磨损量和判定结果。用×表示磨损剧烈、不耐用的情况，用〇表示磨损量小、耐用的情况。

〔表1〕

〔表2〕

对于样品D的电极（直径2mm），电极前端部2B的顶角θ为30度时与45度、60度相比，磨损剧烈。磨损量随着放电次数增加而增大。

另外，对于样品E的电极（直径3mm），电极前端部2B的顶角θ为45度时与60度相比，磨损量变大。特别是，磨损量随着放电次数增加而增大。

根据该结果可知，通过将电极2的主体部2A的直径φ设为3mm以上、且将电极前端部2B的顶角θ设为60度以上，电极难以磨损，可延长电极的寿命。

〔本实施方式的效果〕

根据本发明人的研究，当反复放电时，电极的温度逐渐上升，温度的上升成为电极前端的氧化和损耗的影响因素。根据本实施方式的光纤熔接机，可用散热片5将电极2产生的热量散热，从而抑制电极的温度上升。其结果是，根据本发明，可抑制电极前端的氧化和磨损，可延长电极寿命。

另外，根据本实施方式的光纤熔接机，通过使用将主体部2A的直径φ设为3mm以上、将电极前端部2B的形状设为圆锥状、并将电极前端部2B的顶角θ设为60度以上的电极2，可增加电极整体的热容量，抑制电极的温度上升。

工业实用性

本发明适用于把两条光纤的端面彼此熔接接合的光纤熔接机。

Claims (2)

1.一种装置，用于向光纤外加放电，其特征在于，具备：

隔着所述光纤相向配置的一对电极；

为了支撑所述电极而构成的台；

为了将所述电极固定地按压在所述台上而构成的部件；及

设置在所述部件上的散热片。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述电极具备直径为3mm以上的主体部和顶角为60度以上的圆锥状的前端部。

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