JP2000275111A - 光ファイバ融着接続機の放電熱量測定法 - Google Patents

光ファイバ融着接続機の放電熱量測定法

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JP2000275111A JP11081885A JP8188599A JP2000275111A JP 2000275111 A JP2000275111 A JP 2000275111A JP 11081885 A JP11081885 A JP 11081885A JP 8188599 A JP8188599 A JP 8188599A JP 2000275111 A JP2000275111 A JP 2000275111A
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耕一 井上
Kazumi Sasaki
一美 佐々木
Yosuke Suzuki
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/255Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2551Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ECFにおける放電熱量修正を正確に行う。 【解決手段】 2本の光ファイバ10、10を外径軸ず
れさせた状態で所定間隔を空けて対面させ、放電電極棒
21、21間の放電によって加熱しながら突き合わせて
融着接続する。すると、外径軸ずれ量が減少するように
して融着接続される。テレビカメラ26でその融着接続
部の画像をとらえ、その画像信号を画像処理装置27に
送り、この融着接続前の外径軸ずれ量と融着接続後の外
径軸ずれ量との差を外径軸ずれ量の変化量として求め
る。この変化量が所望の値になっていないとき、その誤
差に応じて基準電圧を校正する。放電電流検出用抵抗器
25、エラーアンプ24、パルス発生器23、トランス
22で構成されるフィードバックループにより、放電電
流がその校正された基準電圧に対応するものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、突き合わせた2
本の光ファイバを放電加熱によって融着接続する光ファ
イバ融着接続機に関し、とくにその放電熱量を測定する
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ融着接続機では、通常、2本
の放電電極棒の間に起こした高周波放電を、突き合わせ
た2本の光ファイバを融着接続するための加熱源として
使用している。ところで、コアが偏心した光ファイバど
うしを融着接続する場合には、図4の(a)のようにコ
ア11の中心軸(これをコア軸という)どうしを調心し
て融着接続すると、放電加熱によって光ファイバ10の
端部が融け、その表面張力が光ファイバ10の外径に関
する中心軸(これを外径軸という)のずれがなくなるよ
うに作用する。そのため、融着接続した結果として、図
4の(b)のように融着接続部において外径軸ずれがな
くなる反面、コア軸ずれが生じてしまい、その部分で損
失が増大する。
【0003】そこで、この表面張力による外径軸の自己
調心作用をあらかじめ見越してコア軸ずれを起こした状
態で放電加熱し融着接続すること(ECF)も行われて
いる。このECFでは、図5の(a)のように、コア1
1が偏心した光ファイバ10どうしを、いったんコア軸
を調心して外径軸についてずらした状態とした後、放電
加熱による外径軸の自己調心作用により、どれくらいそ
の外径軸ずれが戻るかの量をあらかじめ計算して、図5
の(b)に示すようにその量だけさらに外径軸ずれを生
じさせ、その状態で放電加熱による融着接続を行う。こ
れにより、図5の(c)に示すように外径軸ずれはある
程度戻るが残った状態となり、コア軸ずれのない状態と
なって接続損失を少なくできる(なお、このECFにつ
いては特開昭60−195504号公報も参照)。
【0004】このECFにおいて、図5の(b)に示す
ような放電開始時の外径軸ずれ量をある値としたとき、
放電熱量と外径軸ずれ変化量(戻り量)の間には図6の
ような関係が見られる。この関係を用いることによっ
て、外径軸ずれ変化量が所定の値となるような放電熱量
を求めて、この熱量が与えられるようにする。
【0005】光ファイバ融着接続機では、放電中、放電
電流のフィードバック制御により、放電電流が一定に保
たれるように設計されている。このフィードバック制御
の基準値を増減させることによって光ファイバに加える
熱量を増減させることができる。
【0006】ところが、同じ放電電流を流しても、光フ
ァイバに加わる熱量は徐々に変化する。これは、放電電
極棒へのガラスの付着、放電電極棒先端の摩耗、放電経
路の変化などが原因となって、放電電流と放電熱量との
間の関係に変化が生じるためである。電極棒の変化は電
気抵抗の増加となることが多いので、ある一定期間経過
した後では、熱量が増大する方向に変化する。
【0007】そのため、ECFにおいて、外径軸ずれ変
化量が所定の値になるような熱量を与えるものとして放
電電流を一定に保って融着接続を行っても、実際の放電
熱量が図6の矢印のように増大し、外径軸ずれ変化量が
矢印のように増大して点線のような関係となってしま
い、結局、外径軸ずれ量が接続損失を最も小さくする最
適な値から異なったものとなってしまうことがしばしば
起こる。
【0008】これを防いで低損失の融着接続を実現する
ためには上記のような電極棒等の経時変化によらず光フ
ァイバに加える放電熱量を一定にする必要がある。放電
熱量を一定にするためには、放電熱量を測定し、放電電
流のフィードバック制御の基準値あるいは放電時間の設
定を変えることによって放電熱量を校正しなければなら
ない。
【0009】この放電熱量の測定方法として、従来、本
番の光ファイバの融着接続前に、ダミーの光ファイバを
用いてこれを放電加熱してみて、その光ファイバ端面の
溶融状態を観測して放電熱量を測定することなどが提案
されている(特開平5−150132号公報参照)。す
なわち、図8の(a)に示すように2本の光ファイバ1
0を、その端面間の距離がL1となるように突き合わせ
る。そして、図8の(b)に示すようにその状態で放電
電極棒21、21間で高周波放電を起こして加熱する。
すると、図8の(c)に示すように、2本の光ファイバ
10に端面はそれぞれ溶融して後退し、端面間の距離が
L2になる。この端面間距離の変化(L2−L1)つま
り後退量をもって放電熱量を測定しようというのであ
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、放電加熱による光ファイバ端面間距離の変化に
よって放電熱量を測定する方法は、あまり正確に放電熱
量を測定できないという問題がある。すなわち、外径軸
ずれさせた状態で融着接続を行う実際のECFとは別に
わざわざ後退量測定を行うという煩雑さがあるばかりで
なく、ECFにおいて実際に作用する最適な放電熱量を
直接求めるものではなくて間接的に推定するものにすぎ
ず、その分、不正確性が避けられず、外乱の影響を受け
やすいこと等が原因となって不正確なものとなる。ま
た、放電範囲が光ファイバ長さ方向に広いと後退量が大
きくなったりすることや、後退量は放電加熱の温度には
対応しないこと、等々も不正確性の原因となっている。
【0011】この発明は、上記に鑑み、ECFにおいて
実際に作用する放電熱量をより直接的に正確に測定でき
る、光ファイバ融着接続機の放電熱量測定法を提供する
ことを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による光ファイバ融着接続機の放電熱量測
定法においては、2本の光ファイバを外径軸ずれさせた
状態で放電加熱して融着接続し、外径軸ずれ量の変化量
によって放電熱量の適否を測定することが特徴となって
いる。
【0013】2本の光ファイバを外径軸ずれさせた状態
で放電加熱して融着接続し、外径軸ずれ量の変化量を測
定しているため、加熱量が、溶融したガラスの表面張力
による外径軸ずれ量を減少させる作用として、どれくら
い寄与したかを直接的に測定したことになって、正確で
ある。また、2本の光ファイバを外径軸ずれさせた状態
で放電加熱して融着接続して測定するので、ECFの結
果を測定すればよく、簡便であるとともに、とくにEC
Fの放電熱量の修正を正確に行うことに効果的である。
【0014】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の
実施の形態では、図1に示すように、2本の光ファイバ
10、10を、外径軸ずれさせ、かつ端面と端面との間
に所定の間隔を空けた状態とし、その状態で放電電極棒
21、21間で高周波放電を起こして加熱しながら間隔
が0になるように突き合わせる。こうして融着接続し、
外径軸ずれ量の変化量(減少量)によって放電熱量の適
否を測定する。放電電極棒21、21間で高周波放電を
起こすため、パルス発生器23より高周波パルスを発生
してこれを昇圧用のトランス22の1次コイルに加え、
その2次コイルに生じた高周波の高電圧を放電電極棒2
1、21に加える。
【0015】図2を用いて説明すると、まず図2の
(a)のように2本の光ファイバ10、10を、外径軸
ずれさせた状態とし、しかも端面間に所定の間隔が空く
ようにして突き合わせる。その外径軸ずれ量はD0とす
る。この状態で図2の(b)のように放電電極棒21、
21間で放電させて加熱しながら、間隔が0となるよう
に、左右どちらかあるいは両方の光ファイバ10を前進
させて突き合わせる。その結果、2本の光ファイバ1
0、10の突き合わせ端部が図2の(c)のように溶融
・付着するが、この溶融時の表面張力によって外径軸の
自己調心作用が働き、外径軸ずれ量が少なくなってD1
となる。
【0016】そこで、図1に示すようにテレビカメラ2
6によって融着接続部を観察し、実際の外径軸ずれ量の
変化量(D0−D1)があらかじめ求めておいた期待値
に一致しているかどうかを判定すれば、ECFにおいて
実際に作用する放電熱量が適切であるかどうかをより直
接的に測定することが可能となる。これにより、たとえ
ば工場出荷の際、個々の光ファイバ融着接続機について
加熱前の外径軸ずれ量をD0として加熱してみて加熱融
着接続後の外径軸ずれ量D1を測定することにより、そ
の個々の光ファイバ融着接続機について実際に作用する
放電熱量が適切であるかどうかの測定が可能となる。
【0017】放電電流をxとして加熱融着したときの、
xと外径軸ずれ変化量y(=D0−D1)との関係は、
図7に示すように放電前の軸ずれ量D01,D02,…
ごとに所定のカーブを描くようなものとなる。つまり、
y=f(x、D0)と表せる。
【0018】実際に光ファイバの敷設現場などで2本の
光ファイバを融着接続しようとする場合はつぎのように
なる。まず、接続しようとする2本の光ファイバ10、
10をセットして、両光ファイバ10、10の各々につ
いてコアの偏心を測定し、融着接続後両者のコア軸が一
致するような融着接続後の外径軸ずれ量D1を求める。
そして、ECFの放電加熱中の表面張力による外径軸ず
れの戻りによって、その融着接続後の外径軸ずれ量がD
1となるようなy1(=D0−D1)を与える放電電流
xを図7のカーブから求める。ここでは、放電前の外径
軸ずれ量がD02であるとすると、図7のy=f(x,
D02)のカーブから上記のようなy1を与える放電電
流はx1であると求められる。
【0019】図1の光ファイバ融着接続機では、実際の
放電電流が基準電圧で定められるものに一致するようフ
ィードバック制御がなされている。放電電極棒21、2
1を含む回路中に電流検出用の抵抗器25を挿入し、そ
の抵抗器25の両端に生じる電圧を検出する。この検出
電圧は放電電極棒21、21に実際に流れる電流に対応
する。この検出電圧と基準電圧との差がエラーアンプ2
4で求められ、それに応じてパルス発生器23が制御さ
れて、パルス幅あるいはパルス周波数が変化させられ
る。これにより、検出電圧と基準電圧との差がなくなる
ようなフィードバックループが形成されることになるた
め、このフィードバックループによって実際の放電電流
が基準電圧で定められるものに一致したものとなる。
【0020】そのため、上記のように求められたx1を
基準電圧として初期設定し、エラーアンプ24に与え
る。これにより、フィードバックループの作用によって
放電電流x1での放電加熱がなされることになる。こう
して電流値の初期設定が終了した後、2本の光ファイバ
10、10を放電前の軸ずれ量がD02となるようにセ
ットして、最適放電のテストのための融着接続を行う。
【0021】その結果、実際の外径軸ずれ変化量がy1
=D02−D1となったなら、期待値y1に一致したこ
とになる。このとき放電熱量は期待どおりのものとなっ
ているはずである。ところが、放電電流xと放電熱量と
の関係が変化していると、外径軸ずれ変化量はたとえば
図7のy1+Δy1となる。つまり、このときの実際の
カーブは点線のようにずれているにもかかわらず、この
ことが分からずに放電電流をx1に設定したため、放電
熱量が過大になって外径軸ずれ変化量が期待値よりも過
大なものとなってしまったわけである。
【0022】そこで、この場合は、図7のy=f(x,
D02)のカーブとy=y1+Δy1の交わる点のxを
x1+Δx1として求め、これから得たΔx1を用い、
放電電流x1をx1−Δx1と校正する。これにより、
外径軸ずれ変化量は期待値y1に一致するようになるは
ずである。
【0023】本番の融着接続は、テスト融着接続部を切
断した後、放電前の外径軸ずれ量をD02とした上で、
2本の光ファイバ10、10を再セットし、放電電流の
基準値をx1−Δx1と設定することにより、実施す
る。すると、この融着接続による外径軸ずれ変化量は期
待値y1に一致し、融着接続後両者のコア軸が一致する
ような融着接続後の外径軸ずれ量D1となる。
【0024】ところが、一般には、(D0−D1)の実
際値と期待値との誤差Δy1はわかるものの、その時点
での実際のy=f(x、D02)(点線で示すカーブ)
がどのような関数になっているかは正確には分からな
い。上記のように求めた校正量Δx1が厳密な意味で正
確であるのは、y=f(x、D02)がリニアで且つ平
行移動的に変化した場合だけである。ただ、それでも実
用的には十分な正確性を得ることができる。そこで、よ
り正確を期すなら、図8の測定データつまり実線で示す
y=f(x、D02)カーブから、図3のような校正係
数関数k=g(x)を求め、これによりx1についての
校正係数k1を求め、誤差Δy1に対して係数k1を乗
算することによって校正量Δx1を求めてx1の校正を
行うようにしてもよい。
【0025】いずれにしても、実際の外径軸ずれ量の減
少量(D0−D1)を直接測定することには変わりな
く、外径軸ずれ量の減少として作用する加熱量そのもの
を直接的に求めていることになる。つまり、環境条件に
左右されずに加熱量を測定できてその意味において正確
である。また、温度センサや気圧センサあるいは湿度セ
ンサなどの環境センサも不要となる。
【0026】この(D0−D1)の実際値と期待値との
誤差Δy1はたとえば図1のようにテレビカメラ26か
ら得られる画像信号を画像処理装置27で処理して求め
ることができる。さらにこの画像処理装置27によっ
て、図3のカーブを用いて放電電流x1に対する校正係
数k1を求めてこれに誤差Δy1を乗算することにより
校正量Δx1を求めて、放電電流x1を定める基準電圧
を自動的に校正するようにしてもよい。あるいは、テレ
ビカメラ26からの画像をモニター装置などに表示し、
これを操作者が観察し、(D0−D1)の実際値と期待
値との誤差Δy1を求め、校正量Δx1を計算し、基準
電圧をマニュアルで変更するようにすることもできる。
【0027】なお、上記では、放電熱量が放電電流xに
のみ依存するものとして説明したが、同じ放電電流でも
放電時間が長ければ放電熱量は大きくなるという関係に
ある(放電熱量は放電電流と放電時間の積の関数となる
と言える)。そこで、放電電流xという変数を放電時間
と置き換えたり、放電電流と放電時間の積に置き換えた
りすることができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の光ファ
イバ融着接続機の放電熱量測定法によれば、放電により
光ファイバに加わった加熱量をより直接的に測定でき、
測定精度を向上させることができるとともに、その測定
のための操作も簡便なものとなる。とくにECFの放電
熱量の修正を正確に行うことに効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示すブロック図。
【図2】光ファイバの外径軸ずれ状態を各段階において
示す模式的な側面図。
【図3】校正係数の関数を示すグラフ。
【図4】コア軸調心して融着接続する場合の光ファイバ
を模式的に示す側面図。
【図5】ECFにおける光ファイバを模式的に示す側面
図。
【図6】ECFにおける放電熱量と外径軸ずれ変化量と
の関係を示すグラフ。
【図7】放電前の軸ずれ量ごとの放電電流と外径軸ずれ
変化量との関係を示すグラフ。
【図8】従来の光ファイバ先端の後退量による測定法に
おける光ファイバを模式的に示す側面図。
【符号の説明】
10 光ファイバ 11 コア 21 放電電極棒 22 昇圧用トランス 23 高周波パルス発生器 24 エラーアンプ 25 電流検出用抵抗器 26 テレビカメラ 27 画像処理装置
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 要介 千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジク ラ佐倉工場内 Fターム(参考) 2H036 MA12 MA17 NA08

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2本の光ファイバを外径軸ずれさせた状
    態で放電加熱して融着接続し、外径軸ずれ量の変化量に
    よって放電熱量の適否を測定することを特徴とする光フ
    ァイバ融着接続機の放電熱量測定法。
JP11081885A 1999-03-25 1999-03-25 光ファイバ融着接続機の放電熱量測定法 Withdrawn JP2000275111A (ja)

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CA002301421A CA2301421C (en) 1999-03-25 2000-03-20 Method for calibrating discharge heat energy of optical fiber splicing device
US09/531,181 US6294760B1 (en) 1999-03-25 2000-03-21 Method for calibrating discharge heat energy of optical fiber splicing device
EP00400788A EP1039319A3 (en) 1999-03-25 2000-03-22 Method for calibrating discharge heat energy of optical fiber splicing device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008040806A1 (de) * 2006-10-06 2008-04-10 Ccs Technology, Inc. Gerät und verfahren zum thermischen verbinden von lichtwellenleitern

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