JP2001305371A - 光ファイバ融着接続方法及びそれに使用される光ファイバ融着接続機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続の度に光ファイバに付与される熱量が変
化し、接続不良が発生したり、接続損失が増大したりす
る。 【解決手段】 ２本の光ファイバ１、２の端面３同士を
突き合せ、その突き合せ部４を熱源５から発生される熱
で溶融させて融着接続する光ファイバ融着接続方法及び
光ファイバ融着接続機において、光ファイバ１、２と熱
源５の相対的位置関係に基づいて熱源５の発熱量を変化
させて、光ファイバ１、２が熱源５から受ける熱量が常
に一定に保持されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は２本の光ファイバの
端面同士を突き合せ、その突き合せ部を加熱し、溶融さ
せて融着接続する光ファイバ融着接続方法とそれに使用
される光ファイバ融着接続機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】既に各種の光ファイバ融着接続方法及び
それを実現するための光ファイバ融着接続機が開発され
実用化されている。従来の各種光ファイバ融着接続機及
び融着接続機には多少の違いはあるものの基本的部分は
共通している。具体的には図６に示すように、融着接続
される２本の光ファイバＡ、Ｂの被覆部Ｃや同被覆部Ｃ
が除去されて外部に露出しているクラッド部Ｄを把持ブ
ロックＥの上面に形成されているＶ溝Ｆ内に配置し、同
把持ブロックＥを光ファイバＡ、Ｂの軸方向（図中の矢
印Ｙ方向）、又は横方向（図中の矢印Ｘ方向）、又は上
下方向（図中の矢印Ｚ方向）へ移動させて調心を行い、
その後、対向する放電電極棒Ｇの間でアーク放電を発生
させ、その放電熱によって２本の光ファイバＡ、Ｂの突
き合せ部を融着接続するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバ融着
接続方法及び融着接続機には次のような課題があった。 （１）光ファイバの被覆部やクラッド部には偏肉や曲が
り癖があるため、調心後の放電電極棒と光ファイバとの
相対的位置関係が光ファイバによって異なり、光ファイ
バの突き合せ部に付与される熱量が接続の度に異なって
しまう。具体的には放電電極棒から光ファイバの突き合
せ部までが遠い場合には突き合せ部に到達する熱量が不
足し、近い場合には過剰になり、いずれにしても接続不
良や接続損失増大等の原因となる。 （２）前記（１）の課題を解決するために、接続の度に
放電電極棒の高さを調整可能とした光ファイバ融着接続
機も存在する。しかし、この種の融着接続機は構造が複
雑で大型であり生産コストが高いと共に、これを操作す
る作業者の負担が増大するといった課題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本件発明の目的は、光フ
ァイバの突き合せ部に常に一定の熱量を付与可能であ
り、構造が簡潔で小型でもあり、作業者の負担が増加す
ることもない光ファイバ融着接続方法及びそれに使用さ
れる光ファイバ融着接続機を提供することにある。

【０００５】本件出願の光ファイバ融着接続方法は、２
本の光ファイバの端面同士を突き合せ、その突き合せ部
を熱源から発生される熱で溶融させて融着接続する光フ
ァイバ融着接続方法において、光ファイバを撮影した撮
影画像を処理して同光ファイバの位置を検出し、これに
基づいて光ファイバと熱源の相対的位置関係を求め、そ
の位置関係に基づいて熱源の発熱量を変化させて、光フ
ァイバが熱源から受ける熱量を常に一定に保持するもの
である。

【０００６】本件出願の第１の光ファイバ融着接続機
は、２本の光ファイバの端面同士を突き合せ、その突き
合せ部を熱源から発生される熱で溶融させて融着接続す
る光ファイバ融着接続機において、前記光ファイバを撮
影するカメラと、カメラの撮影画像を処理して光ファイ
バの位置を検出可能な画像処理部と、熱源から発生され
る熱量を制御可能な熱源制御部と、画像処理部の処理結
果に基づいて熱源制御部を制御可能な処理部を備え、前
記処理部によって画像処理部が検出した光ファイバの位
置から同ファイバと熱源との相対的位置関係を求め、こ
れに基づいて熱源制御部を制御して熱源の発熱量を変化
させて、光ファイバが熱源から受ける熱量を常に一定に
保持するものである。

【０００７】本件出願の第２の光ファイバ融着接続機
は、請求項２記載の光ファイバ融着接続機において、融
着接続される２本の光ファイバを把持する把持具を備
え、その把持具を光ファイバのクラッド部には非接触で
被覆部のみを把持するものとした。

【０００８】本件出願の第３の光ファイバ融着接続機
は、請求項２又は請求項３記載の光ファイバ融着接続機
において、熱源をアーク放電発生装置とした。

【０００９】

【発明の実施の形態】（光ファイバ融着接続機の実施形
態１）本件発明の光ファイバ融着接続機の第１の実施形
態を図１〜図５に基づいて詳細に説明する。この光ファ
イバ融着接続機は、図１に示すように融着接続される２
本の光ファイバ１、２を夫々把持して位置決めする把持
具１０と、両把持具１０の間に配置された熱源５（アー
ク放電発生装置の放電電極棒５）と、前記把持具１０に
把持されている２本の光ファイバ１、２の突き合せ部４
（図２）を撮影する２つのカメラ６と、カメラ６の撮影
画像を処理する画像処理部７と、前記放電電極棒５に給
電される放電電流量を変化させて発熱量を変化させる熱
源制御部８と、画像処理部７の処理結果に基づいて熱源
制御部８を制御する処理部９を備えてなる。

【００１０】前記把持具１０は図２に示すようにその上
面にＶ溝２２が形成され、同Ｖ溝２２内に光ファイバ
１、２の被覆部１２を夫々配置して同光ファイバ１、２
を把持可能としたブロックである。夫々の把持具１０
は、把持している光ファイバ１、２の軸方向（図中の矢
印Ｙ方向）、横方向（図中の矢印Ｘ方向）及び上下方向
（図中の矢印Ｚ方向）へ移動可能としてあり、２本の光
ファイバ１、２の調心を行ったり、互いの端面３同士を
突き合せたりすることができるようにしてある。把持具
１０の移動は前記処理部９（図１）によって制御され
る。尚、２つの把持具１０のうち一方を図中のＸ、Ｙ、
Ｚ方向へ移動可能、他方はY方向のみに移動可能として
もよく、また、一方はＸ方向とY方向、他方はZ方向とY
方向に移動可能としてもよく、これ以外の移動パターン
としてもよい。要は夫々の把持具１０に把持されている
２本の光ファイバ１、２の調心と、端面３同士の突き合
せが可能であれば如何なる移動パターンであってもよ
い。

【００１１】前記２本の放電電極棒５は図２に示すよう
に対向する２つの把持具１０の間に、同把持具１０の対
向方向に対して直交する方向に対向して配置され、両放
電電極棒５の先端間に両把持具１０に把持された２本の
光ファイバ１、２の突き合せ部４が位置するようにして
ある。この放電電極棒５は前記熱源制御部８（図１）か
ら放電電流が給電されると（電圧が印加されると）その
間でアーク放電を発生し、その放電熱で前記光ファイバ
１、２の突き合せ部４を溶融させて融着接続させる。

【００１２】前記２つのカメラ６は図１に示すように把
持具１０に把持された２本の光ファイバ１、２を異なる
方向から撮影可能なる位置に配置され、夫々のカメラ６
の撮影画像が前記画像処理部７に入力されるようにして
ある。画像処理部７は２つのカメラ６から入力された撮
影画像を処理し、同画像から光ファイバ１、２の位置を
検出して前記処理部９に位置情報を出力するようにして
ある。

【００１３】処理部９は画像処理部７から入力された光
ファイバ１、２の位置情報に基づいて同光ファイバ１、
２と前記放電電極棒５（位置固定）との相対的位置関係
を算出し、これに基づいて前記熱源制御部８に命令を出
力して放電電極棒５に給電される放電電流量を変化させ
て光ファイバ１、２に到達する熱量を前記相対的位置関
係に拘わらず常に一定に保持する。具体的には放電電極
棒５に対する光ファイバ１、２の軸心（クラッド部１１
の軸心）のずれは図３に示すように垂直方向成分と水平
方向成分に夫々発生する可能性があり、光ファイバ１、
２の軸心が放電電極棒５に対して水平方向へずれた場合
に同ファイバ１、２に到達する熱量を一定に保持するた
めに必要な放電電流量は図４（ａ）のグラフのようにな
り、同様に垂直方向へずれた場合は図４（ｂ）のグラフ
のようになる。即ち、両グラフから明らかなように光フ
ァイバ１、２の軸心が水平方向へずれた場合は熱量を一
定に保持するために必要な放電電流量に殆ど変化はない
が、垂直方向へずれた場合は必要な放電電流量が大きく
変化する。従って、前記処理部９において図１に示す画
像処理部７から入力された光ファイバ１、２の位置情報
から同ファイバ１、２の軸心と放電電極棒５との垂直方
向の距離（空間的な線間距離）を求め、予め求めておい
た前記図４（ｂ）のような情報（テーブル或いは近似
式）に基づいて放電電流量を補正し、補正された放電電
流量が放電電極棒５に給電されるように熱源制御部８に
命令を出力することで光ファイバ１、２に到達する熱量
を一定に保持することができる。

【００１４】（光ファイバ融着接続機の実施形態２）前
記実施形態では把持具１０のＶ溝２２内に光ファイバ
１、２の被覆部１２を配置して同ファイバ１、２を把持
したが、Ｖ溝２２内に光ファイバ１、２のクラッド部１
１を配置してもよい。また、前記実施形態ではカメラ６
を２台設けたが、前記図４（ａ）、（ｂ）のグラフに示
されるように光ファイバ１、２に付与される熱量は主に
同ファイバ１、２の垂直方向への位置ずれに影響される
ため、垂直方向の位置のみを測定するカメラ６を１台設
けるだけでもよく、３台以上のカメラ６を設けてもよ
い。何れの場合もカメラ６に光ファイバ１、２の突き合
せ部４を拡大して撮影するためのレンズを設けることが
望ましい。さらに、熱源はアーク放電発生装置以外のフ
ィラメントやガスバーナーとすることもできる。

【００１５】図４（ａ）、（ｂ）のグラフに示す測定結
果は、図２に示すように２本の放電電極棒５が水平に配
置されている場合であり、放電電極棒５の配置が異なる
場合には異なる結果となる。また、図４（ｂ）のグラフ
に示す結果は、被覆部に偏肉や曲がり癖がない光ファイ
バを用いた場合に、光ファイバの軸心と放電電極棒の軸
心とが同一面内に含まれる状態での測定結果であるた
め、ファイバの軸心が放電電極棒の軸心に対して上方へ
ずれても下方へずれても同光ファイバが受ける熱量が減
少しているが、故意に光ファイバの軸心と放電電極棒の
軸心とをずらした場合には前記熱量の変化は直線的にな
る。従って、図４（ｂ）に示す測定結果以外の種々の測
定結果に基づいて所望のテーブル或いは近似式を求め、
これに基づいて放電電流量が補正されるようにすること
が望ましい。

【００１６】（光ファイバ融着接続方法の実施形態１）
次に本発明の光ファイバ融着接続方法の実施形態の一例
を図５のフローチャートに示す流れに従って説明する。 （１）融着接続される２本の光ファイバの端面同士を所
定間隔で突き合せる。具体的には、図２に示すように先
端部分の被覆が除去されてクラッド部１１が露出された
２本の光ファイバ１、２の被覆部１２を本発明の光ファ
イバ融着接続機の把持具１０のＶ溝２２内に配置してか
ら、同融着接続機の画像処理部７（図１）によってカメ
ラ６（図１）の撮影画像を処理して両光ファイバ１、２
の端面３間の距離を検出し、検出結果に基づいて処理部
９（図１）が把持具１０を図２の矢印Ｙ方向へ移動させ
ることによって両光ファイバ１、２の端面３同士が所定
間隔で突き合わされる。この場合、必要に応じて画像処
理部７による両光ファイバ１、２の端面３間の距離検
出、検出結果に基づく把持具１０の矢印Ｙ方向へ移動を
数回繰り返して光ファイバ１、２の端面３間の距離を所
定距離に合わせることもできる。 （２）次に２本の光ファイバの軸合わせ（調心）を行
う。具体的には前記撮影画像から画像処理部７が光ファ
イバ１、２の軸心（クラッドの軸心あるいはコアの軸
心）のずれを検出し、その検出結果に基づいて処理部９
が把持具１０を図２のＸ、Ｚ方向へ移動させることによ
って光ファイバ１、２が調心される。この場合も必要に
応じて画像処理部７による両光ファイバ１、２の軸心の
ずれ検出、検出結果に基づく把持具１０の矢印Ｘ、Ｚ方
向への移動を数回繰り返して光ファイバ１、２の調心を
行うこともできる。 （３）調心が終了したら光ファイバの位置を検出する。
具体的には、前記撮影画像から画像処理部７が光ファイ
バ１、２の位置（クラッドの軸心）を検出（測定）す
る。尚、コア中心とクラッド中心に軸偏心がある場合
は、コア調心が完了した際にクラッド軸心がずれること
になる。従って、この場合は、例えば双方の光ファイバ
のクラッド中心の中心を代表値とする。 （４）検出された光ファイバの位置に基づいて同ファイ
バと放電電極棒との相対的位置関係を求め、これによっ
て熱源の発熱量を補正する。具体的には、前記画像処理
部７の検出結果に基づいて処理部９が同光ファイバ１、
２と放電電極棒５（図２）との相対的位置関係を算出
し、これに基づいて予め入力されているテーブル或いは
近似値に従って放電電極棒５に給電する放電電流量を決
定する。 （５）光ファイバの突き合せ部を加熱して同突き合せ部
を融着させる。具体的には、前記放電電極棒５に給電し
てアーク放電を発生させて光ファイバ１、２の突き合せ
部４を加熱しながら、前記把持具１０を所定位置まで前
進させて双方の光ファイバ１、２の端面３同士を突き合
わせて融着接続させる。 （６）接続後に接続箇所を検査する。具体的には、放電
を停止後に、モニタに表示されたカメラ６の撮影画像に
よって、或いは接続箇所を直接目視することによって接
続箇所の異常の有無を検査したり、把持具１０を後退さ
せて接続箇所に張力を付与して接続強度を確認したりす
る。尚、以上のように毎回放電電流量を補正しながら５
０回の融着接続を実施した結果、平均接続損失は０．０
２ｄＢ、最大接続損失は０．０４ｄＢであった。ちなみ
に、放電電流量を補正せずに５０回の融着接続を実施し
た場合の平均接続損失は０．０７ｄＢ、最大接続損失は
０．３ｄＢであった。

【００１７】

【発明の効果】本件出願の光ファイバ融着接続方法及び
光ファイバ融着接続機は次のような効果を有する。 （１）光ファイバと熱源との相対的位置関係に応じて、
熱源の発熱量を変えて光ファイバが熱源から受ける熱量
を常に一定に保持するので、光ファイバの被覆部分に偏
肉や曲がり癖が存在するために、光ファイバと熱源との
相対的位置関係が接続の度に異なっても、その都度最適
な熱量を付与して良好な接続状態が得られる。 （２）融着接続される２本の光ファイバのクラッド部に
は非接触で被覆部のみを把持するので、光ファイバのク
ラッド部に傷が付いて破断強度が劣化することも、接続
作業中に光ファイバが位置ずれを起こすこともない。 （３）熱源がアーク放電装置なので、放電電流量を変化
させるだけで、容易且つ正確に発熱量を制御することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本件発明の光ファイバ融着接続機の構成を示す
概略図。

【図２】把持具、光ファイバ、熱源を示す拡大説明図。

【図３】光ファイバと熱源の相対的位置関係を示す説明
図。

【図４】（ａ）は光ファイバの軸心が水平方向へずれた
場合に必要な熱量の変化を示す図、（ｂ）は光ファイバ
の軸心が垂直方向へずれた場合に必要な熱量の変化を示
す図。

【図５】本件発明の光ファイバ融着接続方法の工程を示
す図。

【図６】従来の光ファイバ融着接続機の一例を示す概略
図。

【符号の説明】

１ 光ファイバ ２ 光ファイバ ３ 端面 ４ 突き合せ部 ５ 熱源 ６ カメラ ７ 画像処理部 ８ 熱源制御部 ９ 処理部 １０ 把持具 １１ クラッド部 １２ 被覆部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２本の光ファイバ（１、２）の端面（３）
   同士を突き合せ、その突き合せ部（４）を熱源（５）か
   ら発生される熱で溶融させて融着接続する光ファイバ融
   着接続方法において、光ファイバ（１、２）を撮影した
   撮影画像を処理して同光ファイバ（１、２）の位置を検
   出し、これに基づいて光ファイバ（１、２）と熱源
   （５）の相対的位置関係を求め、その位置関係に基づい
   て熱源（５）の発熱量を変化させて、光ファイバ（１、
   ２）が熱源（５）から受ける熱量を常に一定に保持する
   ことを特徴とする光ファイバ融着接続方法。
2. 【請求項２】２本の光ファイバ（１、２）の端面（３）
   同士を突き合せ、その突き合せ部（４）を熱源（５）か
   ら発生される熱で溶融させて融着接続する光ファイバ融
   着接続機において、前記光ファイバ（１、２）を撮影す
   るカメラ（６）と、カメラ（６）の撮影画像を処理して
   光ファイバ（１、２）の位置を検出可能な画像処理部
   （７）と、熱源（５）から発生される熱量を制御可能な
   熱源制御部（８）と、画像処理部（７）の処理結果に基
   づいて熱源制御部（８）を制御可能な処理部（９）を備
   え、前記処理部（９）によって画像処理部（７）が検出
   した光ファイバ（１、２）の位置から同ファイバ（１、
   ２）と熱源（５）との相対的位置関係を求め、これに基
   づいて熱源制御部（８）を制御して熱源（５）の発熱量
   を変化させて、光ファイバ（１、２）が熱源（５）から
   受ける熱量を常に一定に保持することを特徴とする光フ
   ァイバ融着接続機。
3. 【請求項３】請求項２記載の光ファイバ融着接続機にお
   いて、融着接続される２本の光ファイバ（１、２）を把
   持する把持具（１０）を備え、その把持具（１０）は光
   ファイバ（１、２）のクラッド部（１１）には非接触で
   被覆部（１２）のみを把持することを特徴とする光ファ
   イバ融着接続機。
4. 【請求項４】請求項２又は請求項３記載の光ファイバ融
   着接続機において、熱源（５）がアーク放電発生装置で
   あることを特徴とする光ファイバ融着接続機。