JP3765854B2 - 光ファイバ接続装置における放電強度の測定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光ファイバ接続装置における放電強度の測定方法に関するものであり、放電強度の測定、判定を極めて短時間に、かつ正確に行なうことができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ接続装置においては、対向する一対の光ファイバの接続端を放電加熱によって融着接続するのであるから、所定の電流の放電を所定時間継続して、所定の放電強度で光ファイバの先端を十分に溶融させるとともに、突き合わせて一体化して接続するものである。
この放電強度（放電電流×放電時間）は光ファイバの種類によってその大小が左右されるが、同じ種類の光ファイバを接続するについても、接続部の伝送損失を可及的に小さくするために、この放電強度を微調整することが必要である。この最適放電強度は、環境温度、湿度、気圧、放電電極の経時的変化等に左右されるので必ずしも常に一定するものではない。このために、この最適放電強度を逐次求めて、この最適放電強度に一致するように光ファイバ接続装置の放電強度を微調整するという作業が望ましく行われている。
接続作業を行う環境条件における最適放電強度を測定する方法として、例えば、特開平５−１５０１３２号公報に記載されたものが従来公知である。このものの概要を図３および図４を参照しつつ説明する。
図３はある特定の光ファイバについての放電電流（放電時間一定）と接続損失との相関を表す実験グラフ、およびファイバ溶融量と放電電流（放電時間一定）との相関を表す実験グラフであって、実験によって求められるものである。このものの放電強度−接続損失曲線Ｋ₁から、接続損失を最低にするための最適放電電流範囲Ｉｂが求められる。そして、またこのもののファイバ溶融量−放電電流曲線Ｋ₂から、所定の放電時間の基での最適放電電流範囲Ｉｂにおける光ファイバの先端の溶融量を求めることができる。この関係を利用し、光ファイバ溶融量最適範囲Ｍｂを得るために必要な最適放電電流を試験によって求めることができる。
以上の最適放電電流を求めるための試験は次ぎのように行われる。
すなわち、対向する一対の光ファイバｆ₁、ｆ₂の先端の間隔をＬ₁に設定し、この状態で光ファイバｆ₁、ｆ₂の先端を放電加熱する。この放電加熱によって光ファイバｆ₁、ｆ₂の先端は溶融して丸くなり、上記間隔が増大して間隔Ｌ₂になる。この間隔の増大分が光ファイバｆ₁、ｆ₂の先端の溶融量を表す。このことから、所用の溶融量（Ｌ₂−Ｌ₁）を得るために必要な放電電流を測定することができる。当該試験によって得られた、その時点における最適放電電流を基に、光ファイバ接続装置の放電電流を微調整して、放電強度を微調整する。
上記の測定方法は、光ファイバ支持台のＶ溝に光ファイバ心線を固定した状態で、光ファイバ支持台を移動させて、光ファイバｆ₁、ｆ₂の先端の初期間隔Ｌ₁を設定する必要があり、また、所定の溶融量を得るために必要な放電加熱時間が長い（数十秒間）ので、迅速性に欠けるという問題がある。
また、放電アークに揺らぎを生じることは知られたことであるが、この放電アークの揺らぎ、また、加熱時間は数十秒を要するので、この放電アークの揺らぎが試験結果に大きく影響し、必ずしも試験結果は一定しない。このために最適放電電流の測定値の信頼性に劣るという問題がある。
これらの問題は、光ファイバの先端を溶融させて、この溶融に伴う先端面の後退量に基づいてその溶融量を計測し、この溶融量と放電電流との関係から最適放電電流を求めるという、この計測方法の基本原理に起因することであるから、この原理による限り、この問題を回避することはできない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は従来の上記最適放電強度（放電時間一定の場合は放電電流、放電電流一定の場合は放電時間）の測定を迅速にし、かつその測定精度を向上させるために、全く新たな測定原理に基づく測定方法を構築することをその課題とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
解決手段その１
上記課題解決のために講じた第１の手段は次ぎの要素（イ）および（ロ）によって構成されるものである。
（イ）光ファイバ支持台から突出した光ファイバの先端よりも所定距離後方で、かつ該光ファイバ支持台よりも前方の所定位置を放電加熱すること、
（ロ）放電加熱に伴う上記光ファイバの先端の下方への変移量を測定すること。
【０００５】
【作 用】
光ファイバ支持台から所定量突出して支持された光ファイバの先端から所定距離後方で該光ファイバ支持台の前方の所定位置を放電加熱すると、この被加熱部は迅速に軟化する。この軟化によってその先端が先端部分の重みにより下方に撓み、その先端が下方に変移する。この光ファイバの先端の下方への変移量は、被加熱部の軟化度に比例し、この軟化度は放電時間を一定とするとき、放電電流に比例する。したがって、この光ファイバ先端の下方への変移量と放電電流（放電時間を一定）との関係は図５の特性曲線Ｈ₂で示すとおりであり、これは上記従来技術における光ファイバ先端の溶融量と放電電流との相関（図３における光ファイバ溶融量−放電電流曲線Ｋ₂）に類似するものである。なお、図５における特性曲線Ｈ₁は放電電流−接続損失曲線であり、図３の同特性曲線Ｋ₁と同様の特性グラフである。
したがって、上記下方への変移量と放電電流との相関関係を予め実験的に求めておいて、これを基にして個々の試験光ファイバについての上記変移量の計測値から、所定の変移量を得るために必要な放電電流、すなわち放電時間を一定とするときの最適放電電流を求めることができる。
この方法によるときは、支持台にその先端を所定量突出させた状態で光ファイバを支持させるだけで設定は完了するので、その設定は極めて単純、迅速に完了する。さらに、極めて短時間の放電加熱によって光ファイバの被加熱部は軟化する。
したがって、極めて短時間の放電加熱によって測定値を得ることができる。
また、光ファイバの先端を加熱するものではなく、かつ加熱は短時間に完了するので、放電アークの揺らぎによる測定結果への影響は全くない。
【０００６】
解決手段その２
上記課題解決のために講じた第２の手段は次ぎの要素（イ）および（ロ）によって構成されるものである。
（イ）光ファイバ支持台から突出した光ファイバの先端を他の光ファイバ支持台に支持させ、両支持台の中間位置において光ファイバを放電加熱すること、
（ロ）光ファイバの被加熱部分の直径を計測し、加熱に伴う当該直径の増大分を測定すること。
【０００７】
【作 用】
水平に支持された光ファイバの両支持台の中間位置を加熱すると、この被加熱部分が半径方向に膨らんで、その部分の直径が増大する。この直径の増大は放電時間を一定とするとき、放電電流に比例する。この被加熱部分の直径と放電電流との関係は図６の特性曲線Ｊ₂で示すとおりであり、これは上記従来技術における光ファイバ先端の溶融量と放電電流（ただし、放電時間を一定とする）との相関（図３における光ファイバ溶融量−放電電流曲線Ｋ₂）に類似するものである。なお、図６における特性曲線Ｊ₁は放電電流−接続損失曲線であり、図３の同曲線Ｋ₁と同様の特性グラフである。
したがって、被加熱部分の直径と放電電流との相関関係を予め実験的に求めておいて、これを基にして個々の試験光ファイバについてこの直径の計測値から、所定の直径を得るために必要な放電電流、すなわち、放電時間一定とするときの最適放電電流を求めることができる。
この方法によるときは、試験は、二つの支持台に光ファイバを水平に支持させるだけであり、その先端の正確な位置決めを必要としないので、その設定が極めて単純、迅速に完了する。さらに、極めて短時間の放電加熱によって光ファイバは局部的に膨張する。
したがって、極めて短時間の放電加熱によって測定値を得ることができる。
また、光ファイバの先端を加熱するものではなく、かつ加熱は短時間に完了するので、放電アークの揺らぎによる測定結果への影響は全くない。
なお、放電時間を一定として最適放電電流を求める場合は以上のとおりであるが、放電強度は放電電流と放電時間との積であるから、放電電流を一定にして最適放電時間を求めるようにしてもよい。この場合も同様の作用を奏する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
第１番目の解決手段を用いた実施例を図１、図２を参照しつつ説明する。
支持台のＶ溝に固定しておいた光ファイバの先端をＴＶカメラによる画像処理範囲の中心（電極Ｐの位置と一致）に合わせ、この状態で光ファイバ先端のコアの中心をＴＶカメラによる画像処理装置によって計測して基準位置を定めておく。その後支持台を所定距離Ｃだけ前進させる。その後、電極Ｐから所定時間（１秒前後の所定時間であり、光ファイバの種類によって異なる）放電させて、光ファイバの先端から上記距離Ｃだけ後方の位置を加熱する。これによって光ファイバの被加熱部分が軟化し、被加熱部分よりも前方の部分の重みによって光ファイバｆが撓み、当該光ファイバの先端が下方へ変移する。先端が変移した状態で光ファイバを後退させて、その先端をＴＶカメラによる画像処理範囲の中心に合せる。その後、再び光ファイバ先端のコアの中心をＴＶカメラによる画像処理装置によって計測し、これを上記基準位置と比較して先端中心の下方への変移量を演算する。これによって、上記の変移量と放電電流との相関曲線を基に最適放電電流を求める。
上記の放電加熱によって光ファイバの先端が有為なだけ下方へ変移することが必要である。したがって、上記加熱時間は光ファイバ先端が有為量だけ下方へ変移するために必要な時間であることが必要であり、この変移量が大きすぎると変移した状態でのコア−中心の測定精度が低下するので望ましくなく、小さすぎると上記変移量の測定精度が低下する。この変移量としては２０μｍ〜３０μｍが望ましいので、これを目安にしてこの試験のための放電時間を設定する。
さらに、先端の下方への変移量は、光ファイバの上記前進距離に比例するが、この前進距離も、変移量として２０μｍ〜３０μｍを得るという観点から選定すればよい。
また、支持台の移動による光ファイバの前進距離は次ぎのようにして定める。すなわち、支持台の移動速度を一定にし、移動台の駆動時間を制御することにより、あるいは支持台の駆動モータの回転数をエンコーダで計測して制御する。これによって、光ファイバの先端を正確に距離Ｃだけ前進させることができる。
また、計測位置はＴＶカメラによる画像処理範囲の中心でなくてもよいが、中心の方が処理しやすい。
【０００９】
次いで第２番目の解決手段を用いた実施例を簡単に説明する。
光ファイバ支持台Ｓ₁に支持された光ファイバ心線の先端を他の光ファイバ支持台Ｓ₂に支持させて、両支持台によって上記心線を水平に支持させる。両支持台のほぼ中間において光ファイバを１秒前後の所定時間放電加熱する。これによって光ファイバはその被加熱部において直径Ｄに膨張する。この膨張した状態での直径Ｄと予め計測した膨張前の直径ｄとの差を求めて、膨張量を測定する。
上記の両支持台間の間隔Ｗは４ｍｍ〜１０ｍｍが望ましい。光ファイバの撓みを可及的に小さくすることが望ましいので、余り大きくない方がよい。
【００１０】
【効 果】
本発明によるときは、試験のための設定時間を極めて短縮し、かつ試験のための放電時間を短縮できるので、光ファイバ接続装置における放電強度（放電時間一定のときは放電電流、放電電流一定のときは放電時間）の測定を極めて能率的に行うことができる。また、放電アークの揺れによる直接の影響を受けず、また試験のための放電加熱時間が著しく短縮されるので、放電アークによる試験結果への影響が全くなく、したがって、放電強度の測定精度を著しく向上させることができる。
また、本発明による試験方法は、単純にかつ機械的に行われるので、従来技術におけるように、作業者の経験、熟練技術によるところがなく、したがって、この試験に特段の熟練を要しない。
さらに請求項２の発明（第２番目の解決手段の発明）は、試験のために光ファイバ支持台等の可動部を駆動する操作が全くないので、試験のための設定時間が一層短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１（第１番目の解決手段）に係る発明の実施例の説明図である。
【図２】請求項２（第２番目の解決手段）に係る発明の実施例の説明図である。
【図３】従来技術の特性グラフである。
【図４】従来技術の手順説明図である。
【図５】請求項１（第１番目の解決手段）に係る発明の特性グラフである。
【図６】請求項２（第２番目の解決手段）に係る発明の特性グラフである。
【符号の説明】
ｆ、ｆ₁、ｆ₂・・・光ファイバ
Ｌ₁・・・放電加熱前の光ファイバｆ₁とｆ₂の先端の間隔
Ｌ₂・・・放電加熱後の光ファイバｆ₁とｆ₂の先端の間隔
Ｐ・・・電極
Ｓ₁・・・光ファイバ支持台
Ｓ₂・・・他の光ファイバ支持台
Ｄ・・・直径（放電加熱により膨脹した光ファイバの加熱部の直径）
ｄ・・・直径（膨脹前の直径）
Ｗ・・・間隔（光ファイバの両支持台Ｓ₁とＳ₂間の間隔）

Claims (2)

1. 光ファイバ支持台から突出した光ファイバの先端よりも所定距離後方で、かつ該光ファイバ支持台よりも前方の所定位置を放電加熱し、
   放電加熱に伴う上記光ファイバの先端の下方への変移量を測定することを特徴とする光ファイバ接続装置における放電強度の測定方法。
2. 光ファイバ支持台から突出した光ファイバの先端を他の光ファイバ支持台に支持させ、両支持台の中間位置において光ファイバを放電加熱し、
   光ファイバの被加熱部分の直径を計測し、加熱に伴う当該直径の増大分を測定することを特徴とする光ファイバ接続装置における放電強度の測定方法。

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