JP4145880B2 - 光ファイバ融着接続監視装置、光ファイバ融着接続監視方法、光ファイバ融着接続装置及び光ファイバ融着接続方法 - Google Patents

Description

この発明は、光ファイバの融着接続に係り、特に加熱量の測定精度を向上させて接続時の光ファイバ溶融量を適正値に制御することで、低損失接続を安定して行うことができる光ファイバ融着接続監視装置、光ファイバ融着接続監視方法、光ファイバ融着接続装置及び光ファイバ融着接続監視方法に関するものである。

光ファイバの融着接続は、接続すべき光ファイバの各外形を突き合わせて配置し、これらに放電加熱を施して溶融させることにより行われる。このとき、加熱量が適正な範囲内にないと、接続された光ファイバにおける接続損失が大きくなる。具体的に例を挙げると、加熱量が適正値より多い場合、各光ファイバが接続する前に過度の溶融を起こしてしまい、光ファイバの接続部付近でコアが変形する。これにより、光ファイバのコア間の接続が適正な状態でなくなり、接続損失が大きくなる。このように、光ファイバの融着接続において低接続損失を実現するには、加熱量の適切な調整が必要不可欠である。

図９は、特許文献１に開示された従来の光ファイバ融着接続装置の加熱量調節方法を説明する説明図である。図において、４１ａ，４１ｂは相互に接続される光ファイバ、ＭＬ０，ＭＲ０は溶融前の光ファイバ４１ａ，４１ｂの先端の位置、ＭＬ１，ＭＲ１は溶融後の光ファイバ４１ａ，４１ｂの先端の位置である。ｄＬ，ｄＲは光ファイバ４１ａ，４１ｂの溶融前後での後退量で、光ファイバ４１ａ，４１ｂの溶融前後での各先端位置の差として算出される。

ここで、光ファイバの融着接続動作について簡単に説明すると、光ファイバ融着接続装置内の放電電極間に各先端を突き合わせて配置した光ファイバ４１ａ，４１ｂを上記放電電極間の放電によって加熱する。この放電加熱によって上記光ファイバ４１ａ，４１ｂの先端が溶融すると、光ファイバ４１ａ，４１ｂの一方をその軸方向に沿って他方の光ファイバ４１ａ，４１ｂに突き当たるように押し込んで融着させる。

次に加熱量調節動作について説明する。
特許文献１に開示されている加熱量の調節方法は、いわゆる「メルトバック方式」と呼ばれるものである。このメルトバック方式の原理を簡単に説明する。先ず、放電加熱によって光ファイバ４１ａ，４１ｂの各先端を加熱すると、その先端が溶融してＭＬ１，ＭＲ１で示す位置まで後退する。

この後退量ｄＬ，ｄＲは加熱量によって変化するので、例えば予め求めておいた低損失接続に最適な後退量範囲ｄ_min〜ｄ_maxに対し、ｄＬ＋ｄＲがこの範囲より小さければ放電電流を増やして加熱量を増加させ、大きければ放電電流を減らして加熱量を減少させる。このように、従来の加熱量調節方法では、放電加熱による光ファイバ４１ａ，４１ｂの外形の後退量ｄＬ，ｄＲを加熱量調節の指標として使用する。

具体的に説明すると、ｄＬとｄＲとの差に基づいて光ファイバ４１ａ，４１ｂの突合せ位置を移動させれば、それぞれの光ファイバ４１ａ，４１ｂの加熱量を等しくすることも可能である。即ち、例えば、図９中の左側の光ファイバ４１ａに対する加熱量が多くｄＬ＞ｄＲとなる場合には、突合せ位置を図９中の左方向に移動させて、光ファイバ４１ａを放電電極から遠ざけて、図９中の右側の光ファイバ４１ｂを放電電極に近づけることで、ｄＬ＝ｄＲとすることができる。また、ｄＬ＜ｄＲとなる場合には、逆に光ファイバ４１ａ，４１ｂの突合せ位置を図９中の右方向に移動させればよい。

特開平３−６２００５号公報

従来の光ファイバ融着接続装置の加熱量調節方法は以上のように構成されているので、光ファイバ４１ａ，４１ｂの接続時に加熱量の過不足や左右の加熱バランス不良が発生するという課題があった。

上記課題を具体的に説明する。
放電による光ファイバ４１ａ，４１ｂの加熱においては、一般的に空間中の温度分布が不均一であり、また、放電中心から離れるほど温度分布の時間変動も大きい。従って、光ファイバ４１ａ，４１ｂの溶融した先端が時間とともに放電中心から離れる上記方式では、後退量ｄＬ，ｄＲの再現性が悪い、光ファイバ４１ａ，４１ｂの後退量ｄＬ，ｄＲの大小関係が、実際の光ファイバ４１ａ，４１ｂ間の接続部（放電中心付近）における加熱量の大小関係と必ずしも一致しない、という状態が起き、後退量ｄＬ，ｄＲに基づいて加熱量を調節したにもかかわらず、加熱量の過不足や左右の加熱バランス不良が発生することがあった。

また、光ファイバ４１ａ，４１ｂの接続時に加熱量の過不足や左右の加熱バランス不良によりコア変形が発生するために、光ファイバ４１ａ，４１ｂの接続部における接続損失を精度良く推定することができないという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、加熱量の測定精度を向上させて接続時の光ファイバ溶融量を適正値に制御することで低損失接続を安定して行うことができる光ファイバ融着接続監視装置、光ファイバ融着接続監視方法、光ファイバ融着接続装置及び光ファイバ融着接続方法を得ることを目的とする。

この発明に係る光ファイバ融着接続監視装置は、一対の光ファイバの放電電極間における突き合わせ位置を制御するファイバ位置制御部と、放電電極間の放電によって一対の光ファイバを加熱して融着させるために放電電極への電流値を制御する放電制御部と、一対の光ファイバそれぞれの外形中心とコアとのずれ量である偏心量を融着接続前後で測定するための偏心量測定位置を規定する画像処理部と、様々な加熱条件下で一対の光ファイバを融着接続した際の接続損失と、上記一対の光ファイバそれぞれの融着接続前後における融着前偏心量と融着後偏心量との差分の和及び差を示す各コア変形の指標値とに基づき得られた低接続損失になるコア変形の指標値の最適範囲を予め記憶する記憶部を有し、画像処理部が規定した偏心量測定位置で測定された融着接続前後の偏心量からコア変形の指標値を算出して最適範囲内か否かを判定し、判定結果に基づき低接続損失で融着接続できているか否かを監視する監視手段とを備えるものである。

この発明によれば、一対の光ファイバの放電電極間における突き合わせ位置を制御するファイバ位置制御部と、放電電極間の放電によって一対の光ファイバを加熱して融着させるために放電電極への電流値を制御する放電制御部と、一対の光ファイバそれぞれの外形中心とコアとのずれ量である偏心量を融着接続前後で測定するための偏心量測定位置を規定する画像処理部と、様々な加熱条件下で一対の光ファイバを融着接続した際の接続損失と、上記一対の光ファイバそれぞれの融着接続前後における融着前偏心量と融着後偏心量との差分の和及び差を示す各コア変形の指標値とに基づき得られた低接続損失になるコア変形の指標値の最適範囲を予め記憶する記憶部を有し、画像処理部が規定した偏心量測定位置で測定された融着接続前後の偏心量からコア変形の指標値を算出して最適範囲内か否かを判定し、判定結果に基づき低接続損失で融着接続できているか否かを監視する監視手段とを備えるので、経時変化などによる光ファイバの加熱条件の変動を知ることができるという効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による光ファイバ融着接続装置の構成を示すブロック図である。図において、１ａ，１ｂは融着接続すべき光ファイバで、側方観察でコア位置の認識が可能なものを使用する。この実施の形態では、例えば直径１２５μｍの石英ガラス製の光ファイバを用いる。１０は光ファイバ１ａ，１ｂの端面を放電により加熱する放電電極で、放電制御部１４からの制御信号に基づいた値の電流が通電される。１２ａ，１２ｂは光ファイバ１ａ，１ｂを配置するＶ溝を設けた台で、ファイバ位置制御部１８からの制御信号によって光ファイバ１ａ，１ｂの軸方向と、光ファイバ１ａ，１ｂを含む平面内を上記軸方向に対して垂直な方向とを直動可能な駆動機構を有している。

１３ａ，１３ｂは光ファイバ１ａ，１ｂを台１２ａ，１２ｂに固定するクランプで、１４は放電電極１０に通電する電流値を制御する放電制御部である。１５はクランプ１３ａ，１３ｂによって台１２ａ，１２ｂに固定された光ファイバ１ａ，１ｂを撮像する顕微鏡カメラで、１６は顕微鏡カメラ１５が撮像した光ファイバ１ａ，１ｂの画像において光ファイバ１ａ，１ｂの軸方向の位置を規定する処理を行う画像処理部である。

また、１７はコア位置演算部であって、画像処理部１６が規定した光ファイバ１ａ，１ｂの軸方向の位置から光ファイバ１ａ，１ｂのコア位置やコア変形の指標値を算出し、これに基づいて放電制御部１４やファイバ位置制御部１８を制御する。１８はコア位置演算部１７が算出した光ファイバ１ａ，１ｂのコア位置などから光ファイバ１ａ，１ｂの突き合わせ位置を制御するファイバ位置制御部である。

次に動作について説明する。
放電電極１０，１０の両側に設けた台１２ａ，１２ｂにクランプ１３ａ，１３ｂを用いて光ファイバ１ａ，１ｂを、その先端が突き合うように配置する。次に放電制御部１４に制御された値の電流が通電されることで放電電極１０，１０間に放電が起こり、光ファイバ１ａ，１ｂの先端部が加熱される。この放電加熱によって上記光ファイバ１ａ，１ｂの先端が溶融すると、例えば光ファイバ１ｂが固定された台１２ｂの駆動機構をファイバ位置制御部１８によって制御して、光ファイバ１ｂをその軸方向に沿って移動させる。これにより、光ファイバ１ｂが光ファイバ１ａに突き当たるように押し込まれて融着する。

次に加熱量調節動作について説明する。
先ず、通常の融着接続を行う前に放電テストを行って、光ファイバ１ａ，１ｂを低接続損失で接続するための加熱条件を求める。クランプ１３ａ，１３ｂを用いて光ファイバ１ａ，１ｂをそれぞれ台１２ａ，１２ｂに先端が突き合うように配置する。

図２は上述のように配置した光ファイバの突き合わせ状態を示す側面図である。図において、２ａ，２ｂは光ファイバ１ａ，１ｂのコア、３ａ，３ｂは光ファイバ１ａ，１ｂの外形で、１１は向かい合った放電電極１０，１０間の各電極端を結ぶ電極ラインで、放電電極１０，１０間の放電の中心位置に相当する。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

クランプ１３ａ，１３ｂを用いて台１２ａ，１２ｂに先端を突き合わせて配置した光ファイバ１ａ，１ｂは、ファイバ位置制御部１８によって台１２ａ，１２ｂに設けた不図示の駆動機構を制御して位置決めされる。具体的には、光ファイバ１ａを、その端面が電極ライン１１に位置するように配置し、光ファイバ１ｂを光ファイバ１ａの端面からその軸方向に沿って離れた位置に配置する。ここでは、例えば光ファイバ１ｂを光ファイバ１ａの端面から１０μｍ離れた位置に配置する。

さらに、ファイバ位置制御部１８によって台１２ａの駆動機構を制御して、光ファイバ１ａ，１ｂを含む平面内を上記軸方向に対して垂直な方向に移動させる。これによって、外形３ａと外形３ｂとの中心軸位置、コア２ａとコア２ｂとの中心軸位置がずらされる。ここでは、例えば外形３ａと外形３ｂとの中心軸位置の差である外形ズレ量が１．０μｍ、コア２ａとコア２ｂとの中心軸位置の差であるコアズレ量を０．８μｍとする。

このように、光ファイバ１ａ，１ｂを互いにずらして配置（調心）することで、光ファイバ１ａ，１ｂを融着させた接続部におけるコアの変形が大きくなり、光ファイバ１ａ，１ｂの接続部位置の特定を容易にすることができる。接続部におけるコアの変形を容易に側方観察するには、外形ズレ量１．０μｍ以上、コアズレ量０．５μｍ以上の位置に光ファイバ１ａ，１ｂを配置する。

光ファイバ１ａ，１ｂの配置が完了すると、放電加熱、融着操作を行う。ここでは、放電加熱によって先端が溶融した光ファイバ１ｂをその軸方向に沿って光ファイバ１ａに押し込んで融着接続する。

具体的な条件としては、光ファイバ１ｂをその軸方向に沿って光ファイバ１ａに押し込むまでの光ファイバ１ａ，１ｂの加熱時間に相当する予備放電時間を、例えば０．１秒間とし、光ファイバ１ｂの押し込み量（光ファイバ１ｂが光ファイバ１ａの端面に接触する位置から押し込む移動距離）を、例えば１５μｍとする。さらに、予備放電時間を含めた放電開始から放電終了までの時間に相当する放電時間を、例えば１．５秒とし、放電電極１０，１０に通電する電流値を、例えば１５ｍＡとする。

次にコア位置計測、コア変形指標値算出操作について説明する。
図３は融着接続させた光ファイバの接続部近傍の状態を示す側面図である。図において、５ａ，５ｂは接続部６近傍でコア変形がないと仮定したときの仮想的なコア位置を示す仮想コア線（仮想コア）であって、接続前後でコア変形が生じなかった光ファイバ１ａ，１ｂの位置におけるコア軸に沿った線を接続部６まで延長したものに相当する。

６は光ファイバ１ａ，１ｂの接続部、７は画像処理部１６が顕微鏡カメラ１５によって撮像された光ファイバ１ａ，１ｂの画像を解析して求めたスライスラインで、接続部６を基準線として対称に光ファイバ１ａ，１ｂの軸方向に沿った位置を規定する。図示の例では、スライスライン７が光ファイバ１ａの軸方向に沿った位置ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３に設けられ、光ファイバ１ｂの軸方向に沿った位置ＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３に設けられている。さらに、接続部６に相当する位置Ｓにスライスライン７が設けられている。なお、図１及び図２と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

放電電極１０，１０間の放電によって光ファイバ１ａ，１ｂが溶融すると、光ファイバ１ａ，１ｂの外形部に表面張力が働く。これにより、外形セルフアライメントと呼ばれる現象が起こって、光ファイバ１ａ，１ｂは、互いに外形ズレがなくなる方向に移動する。図示の例では、上述したように光ファイバ１ａ，１ｂは、外形ズレ量が１．０μｍとなるように調心したので、放電中に外形ズレ量が小さくなる方向に０．８μｍ程度、光ファイバ１ａ，１ｂの外形が移動する。

このとき、光ファイバの接続部６（図３中の位置Ｓ）では、光ファイバ１ａ，１ｂの表面張力による移動が生じず、調心した際のコアズレが維持される。一方、接続部６から離れた光ファイバ１ａ，１ｂの軸方向の位置では、上述した外形セルフアライメントによる外形移動に合わせてコア２ａ，２ｂも移動し、コア２ａ，２ｂがほぼ同軸となる。

光ファイバ１ａ，１ｂを互いにずらして配置（調心）することによって、上述したような光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続時の挙動から、図３に示すように接続部６近傍でコア２ａ，２ｂが大きく変形する。

このとき、顕微鏡カメラ１５によって融着接続させた光ファイバ１ａ，１ｂを撮像し、画像処理部１６に送信する。上記画像データを受けた画像処理部１６は、光ファイバ１ａ，１ｂにおいてコア２ａ，２ｂが大きく変形した部分を接続部６として特定し、この位置を基準として光ファイバ１ａ，１ｂの軸方向の位置を規定する。このようにして、顕微鏡カメラ１５によって光ファイバ１ａ，１ｂの側方から撮像した画像データを画像処理部１６が画像認識し、２次元の画像として表示したものが図３に相当する。

図３において、画像処理部１６は、コア２ａ，２ｂが上下に大きく反り返っている部分を光ファイバ１ａ，１ｂが融着された接続部６として特定し、この接続部６のある位置Ｓにスライスライン７の基準線を設ける。この位置Ｓを基準として光ファイバ１ａ，１ｂの軸方向に位置ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３を規定する（コア変化分計測ステップ）。

図示の例において、画像処理部１６は、位置Ｓから位置ＳＬ１，ＳＲ１までの距離を２０μｍ、位置Ｓから位置ＳＬ２，ＳＲ２までの距離を１００μｍ、位置Ｓから位置ＳＬ３，ＳＲ３までの距離を１５０μｍに設定した。これは、上述した加熱条件において、光ファイバ１ａ，１ｂの位置Ｓから２０μｍ程度離れた領域では、一般的にコア２ａ，２ｂが大きく変形する領域であり、位置Ｓから１００，１５０μｍ程度離れた領域では、コア変形がなく外形セルフアライメントによってコア２ａ，２ｂのズレ量が小さい領域であることに基づいている。

上述のようにして、画像処理部１６が光ファイバ１ａ，１ｂの側方から撮像した側面図に対応する２次元画像で規定した光ファイバ１ａ，１ｂの軸方向の位置に基づいて、コア位置演算部１７がコア位置やコア変形の指標値を算出する。先ず、コア位置演算部１７は、接続部６近傍においてコア変形がないと仮定したときのコア位置を示す仮想コア線５ａ，５ｂを求める。具体的には、接続前後でコア変形が生じなかった位置ＳＬ２から位置ＳＬ３、及び位置ＳＲ２から位置ＳＲ３におけるコア２ａ，２ｂの軸に沿った線を接続部６のある位置Ｓまで延長する。この延長線が仮想コア線５ａ，５ｂに相当する。

次に、コア位置演算部１７は、光ファイバ１ａ，１ｂの側方から撮像した側面図に対応する２次元画像において、コア変形がある位置ＳＬ１，ＳＲ１のコア位置を示す座標値を算出する。これに次いで、コア位置演算部１７は、位置ＳＬ１，ＳＲ１におけるコア位置と仮想コア線５ａ，５ｂの位置との距離ＤＬ，ＤＲをコア変形の指標値を構成するパラメータとして算出する（コア変形指標値算出ステップ）。上記の例では、ＤＬ＝０．４μｍ、ＤＲ＝０．２μｍであった。

この位置ＳＬ１，ＳＲ１におけるコア位置と仮想コア線５ａ，５ｂの位置との距離ＤＬ，ＤＲをコア変形の指標値として使用するために、例えば様々な加熱条件における接続損失の（ＤＬ＋ＤＲ）、（ＤＬ−ＤＲ）に対する依存性を求め、コア位置演算部１７の不図示の記憶手段に格納しておく。具体的に、上述した接続損失の（ＤＬ＋ＤＲ）、（ＤＬ−ＤＲ）に対する依存性を導き出す方法について説明する。

図４は実測接続損失のコア変形の指標値に対する依存性を示すグラフ図であり、（ａ）はコア変形の指標値（ＤＬ＋ＤＲ）に対する依存性を示し、（ｂ）はコア変形の指標値（ＤＬ−ＤＲ）に対する依存性を示している。図４のグラフ図は、様々な加熱条件（調心時における外形ズレ量１．０μｍ、コアズレ量０．８μｍ、及び、押し込み量１５μｍは一定）において、上述のようにしてコア位置演算部１７によって仮想コア線５ａ，５ｂの位置と接続部６近傍におけるコア２ａ，２ｂの位置とから算出したＤＬ，ＤＲと、上記各加熱条件で光ファイバ１ａ，１ｂを外形ズレ及びコアズレなく調心して実測した接続損失とに基づいて作成される。

図４に示すように、コア変形の指標値（ＤＬ＋ＤＲ）、（ＤＬ−ＤＲ）に対して実測接続損失は、下に凸な曲線で示される関係となる。これによって、本願発明において許容できる光ファイバ１ａ，１ｂの接続損失に対応する（ＤＬ＋ＤＲ）、（ＤＬ−ＤＲ）の最適範囲を容易に決定することができる。

このようにして求められた、様々な加熱条件において、光ファイバ１ａ，１ｂが低接続損失で接続するコア変形の指標値（ＤＬ＋ＤＲ）、（ＤＬ−ＤＲ）の最適範囲は、コア位置演算部１７の不図示の記憶手段に格納される。上述した加熱条件において、コア変形の指標値（ＤＬ＋ＤＲ）の最適範囲は、０．８〜１．０μｍ、コア変形の指標値（ＤＬ−ＤＲ）は、絶対値で０．１μｍ以下となる。

以上のようにして、コア位置演算部１７がコア変形の指標値（ＤＬ＋ＤＲ）、（ＤＬ−ＤＲ）を算出すると、これらが不図示の記憶手段に格納されたコア変形の指標値（ＤＬ＋ＤＲ）、（ＤＬ−ＤＲ）の最適範囲内にあるか否かを判定する。このとき、コア位置演算部１７は、コア変形の指標値（ＤＬ＋ＤＲ）が最適範囲より小さいと、放電電極１０，１０に通電した電流値が小さすぎると判定し、最適範囲より大きいと放電電極１０，１０に通電した電流値が大きすぎると判定される。また、コア変形の指標値である許容差（ＤＬ−ＤＲ）が最適値より大きいと、コア位置演算部１７は、光ファイバ１ｂと比較して電極ライン１１に沿って先端を配置した光ファイバ１ａへの加熱量が大きかったものと判断する。

上述したような判定動作が完了すると、コア位置演算部１７は、判定結果に基づいて放電制御部１４やファイバ位置制御部１８を制御して、放電電極１０，１０に供給する電流値や、この放電電極１０，１０に対する光ファイバ１ａ，１ｂの突き合わせ位置を調節する（加熱量調節ステップ）。

具体的な例を挙げると、上述した加熱条件でコア変形の指標値（ＤＬ＋ＤＲ）が０．６μｍで、コア変形の指標値（ＤＬ−ＤＲ）が０．２μｍであり、コア変形の指標値（ＤＬ＋ＤＲ）の最適範囲０．８〜１．０μｍより小さく、コア変形の指標値（ＤＬ−ＤＲ）の最適範囲である絶対値で０．１以下より大きい。これにより、コア位置演算部１７は、コア変形の指標値（ＤＬ＋ＤＲ）から放電電極１０，１０に供給する電流値が小さすぎたものと判定し、コア変形の指標値（ＤＬ−ＤＲ）から光ファイバ１ｂと比較して電極ライン１１に沿って先端を配置した光ファイバ１ａへの加熱量が大きかったものと判定する。

この判定結果に基づいて、コア位置演算部１７は、放電制御部１４に放電電極１０，１０に供給する電流値を大きくする旨の制御信号を送信し、さらに、光ファイバ１ａ，１ｂへの加熱量のバランスをとるために、ファイバ位置制御部１８に光ファイバ１ｂの突き合わせ位置を、光ファイバ１ａ側、つまり、放電電極１０に近づける方向に移動させる制御信号を送信する。ここでは、例えば放電電極１０，１０に供給する電流値を１５ｍＡから１８ｍＡに変更し、光ファイバ１ｂを光ファイバ１ａ側に５μｍ近づけた位置に移動させる。

このあと、変更した加熱条件にて、上述した加熱ステップ、接続ステップ、コア変化分計測ステップ、及びコア変形指標値算出ステップに係る操作を、コア変形の指標値（ＤＬ＋ＤＲ）、（ＤＬ−ＤＲ）が最適範囲内になるまで繰り返す。上記変更した加熱条件では、ＤＬ＝０．４μｍ、ＤＲ＝０．５μｍとなってコア変形の指標値（ＤＬ＋ＤＲ）、（ＤＬ−ＤＲ）がそれぞれ最適範囲内になり、光ファイバ１ａ，１ｂを低接続損失で接続することができる加熱条件が放電テスト中に決定される。このようにして、実施の形態１による光ファイバの融着接続装置は、通常の光ファイバの接続動作に入る前の放電テスト時に、光ファイバ１ａ，１ｂを低接続損失で接続する加熱量に調節することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、放電電極１０，１０間に突き合わせて配置した一対の光ファイバ１ａ，１ｂを、放電電極１０，１０間の放電にて加熱して、これら加熱された各光ファイバ１ｂ（又は光ファイバ１ａ）の一方をその軸方向に平行で他方の光ファイバ１ａ（又は光ファイバ１ｂ）に突き当たる方向に押し込んで各光ファイバ１ａ，１ｂを融着させ、光ファイバの接続部６からその軸方向に離れた計測位置にて融着による光ファイバ１ａ，１ｂのコア２ａ，２ｂの変化分を計測し、このコア２ａ，２ｂの変化分に基づいて算出した光ファイバ１ａ，１ｂのコア変形の指標値が、光ファイバ１ａ，１ｂが低接続損失で接続するコア変形の指標値の最適範囲内となるように、放電電極１０，１０に供給する電流値と、この放電電極１０，１０に対する光ファイバ１ａ，１ｂの突き合わせ位置とを調節するので、光ファイバ１ａ，１ｂの接続部６近傍の形状を計測し、これに基づいて実際の光ファイバの接続部６における加熱状態を評価することから、正確な加熱量の調節を行うことができるという効果が得られる。

また、この実施の形態１によれば、光ファイバ１ａ，１ｂへの加熱量を調節するにあたり、放電電極１０，１０間に互いのコア２ａ，２ｂの中心位置が同一軸上にならないように突き合わせて光ファイバ１ａ，１ｂを配置するので、光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続時に接続部６近傍においてコア変形が起こり、容易に接続部６の位置を把握することができ、コア変形の指標値を高精度に算出することができるという効果が得られる。

さらに、上記実施の形態１では、光ファイバ１ａ，１ｂへの加熱量を調節するにあたり、放電電極１０，１０間に互いのコア２ａ，２ｂの中心位置が同一軸上にならないように突き合わせて光ファイバ１ａ，１ｂを配置したが、放電電極１０，１０間に互いの外形３ａ，３ｂの中心位置が同一軸上にならないように突き合わせて光ファイバ１ａ，１ｂを配置したり、互いのコア２ａ，２ｂの中心位置と互いの外形３ａ，３ｂの中心位置とがそれぞれ同一軸上にならないように突き合わせて光ファイバ１ａ，１ｂを配置するようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。

さらに、この実施の形態１によれば、光ファイバ１ａ，１ｂの接続部６近傍におけるコア２ａ，２ｂの位置と、光ファイバ１ａ，１ｂの接続部６近傍からその軸方向に離れて接続前後でコア変形の生じない計測位置におけるコア２ａ，２ｂの位置とを計測し、接続前後でコア変形の生じない計測位置にて計測したコア２ａ，２ｂの位置から接続部６近傍でコア変形がないと仮定したときの仮想コア線５ａ，５ｂを求め、この仮想コア線５ａ，５ｂの位置と接続部６近傍におけるコア２ａ，２ｂの位置に基づいて、光ファイバ１ａ，１ｂのコア変形の指標値を算出するので、光ファイバ１ａ，１ｂの接続部近傍におけるコア２ａ，２ｂの位置とコア変形の生じない位置において計測したコア２ａ，２ｂの位置とを使用することから、簡易な処理で再現性の高いコア変形の指標値を算出することができるという効果が得られる。

なお、上記実施の形態１では、画像認識による接続部６の位置の特定を容易にするため、調心時にコア２ａ，２ｂの中心軸位置を光ファイバ１ａ，１ｂでずらし、そのコアズレ量を０．５μｍ以上とした例を示したが、画像認識精度が高く、より微細なコアズレでも容易に認識できる顕微鏡カメラ１５や画像処理部１６を使用する場合には、コアズレ量が０．５μｍ以下であってもよい。

また、上記実施の形態１では、調心時の外形ズレ量を１μｍ以上としたが、過剰にずらしすぎると、通常接続時と異なる加熱条件になる（例えば、温度が空間で不均一なことに起因して）ため、外形ズレ量は１〜５μｍの範囲に調整することが望ましい。

実施の形態２．
この実施の形態２は、光ファイバを融着接続する度に、光ファイバの接続部からその軸方向に離れた計測位置にて、融着による光ファイバのコアの変化分を計測し、コアの変化分に基づいて算出したコア変形の指標値が、光ファイバが低接続損失で接続する指標値の最適範囲内にあるか否かを監視するものである。

実施の形態２による光ファイバの融着接続装置の基本的な構成は、図１に示したものと同様である。上記実施の形態１と異なる点としては、顕微鏡カメラ１５が、放電テスト時のみではなく、通常の光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続動作の度に、クランプ１３ａ，１３ｂによって台１２ａ，１２ｂに固定された光ファイバ１ａ，１ｂを撮像する。また、画像処理部１６は、通常の光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続動作の度に、顕微鏡カメラ１５が撮像した光ファイバ１ａ，１ｂ画像において光ファイバ１ａ，１ｂの軸方向の位置を規定する処理を行う。

さらに、コア位置演算部（監視手段）１７は、通常の光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続動作の度に、画像処理部１６が規定した光ファイバ１ａ，１ｂの軸方向の位置に基づいて光ファイバ１ａ，１ｂのコア位置やコア変形の指標値を算出するとともに、このコア変形の指標値が光ファイバ１ａ，１ｂが低接続損失で接続する指標値の最適範囲にあるか否かを、通常の光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続動作の度に監視する機能が設けられ、上記指標値が最適範囲内になるように放電制御部１４やファイバ位置制御部１８を制御する。

次に動作について説明する。
光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続動作は、上記実施の形態１で示したものと同様であるので重複する説明は省略し、ここでは、通常の光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続の度に実行する加熱量監視動作について説明する。先ず、クランプ１３ａ，１３ｂを用いて光ファイバ１ａ，１ｂをそれぞれ台１２ａ，１２ｂに先端が突き合うように配置する。

図５は上述のように配置した光ファイバの突き合わせ状態を示す側面図である。図において、４ａ，４ｂは光ファイバ１ａ，１ｂの外形３ａ，３ｂの中心軸である。また、この図５は、顕微鏡カメラ１５によって融着接続する前の光ファイバ１ａ，１ｂを側方から撮像した画像データを画像処理部１６が画像認識し、２次元の画像として表示したものに相当する。

さらに、画像処理部１６が光ファイバ１ａ，１ｂの端面を特定し、各端面のある位置にスライスライン７の基準線を設けている。図示の例では、光ファイバ１ａの端面位置を基準として軸方向に位置ＳＬ０、光ファイバ１ｂの端面位置を基準として軸方向に位置ＳＲ０を規定している。なお、図２及び図３と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

上記実施の形態１と同様に、クランプ１３ａ，１３ｂを用いて台１２ａ，１２ｂに先端を突き合わせて配置した光ファイバ１ａ，１ｂは、ファイバ位置制御部１８によって台１２ａ，１２ｂに設けた不図示の駆動機構を制御して位置決めされる。具体的には、光ファイバ１ａを、その端面が電極ライン１１に位置するように配置し、光ファイバ１ｂを光ファイバ１ａの端面からその軸方向に沿って離れた位置に配置する。ここでは、例えば光ファイバ１ｂを光ファイバ１ａの端面から１０μｍ離れた位置に配置する。

さらに、ファイバ位置制御部１８によって台１２ａの駆動機構を制御して、光ファイバ１ａ，１ｂを含む平面内を上記軸方向に対して垂直な方向に移動させる。これによって、コア２ａとコア２ｂとの軸位置がほぼ一致するように配置する。ここでは、例えばコア２ａとコア２ｂとの軸位置の差であるコアズレ量を０．１μｍ以下になるように調心する。

また、図示の例では、画像処理により光ファイバ１ａ，１ｂの各端面から５０μｍ離れた位置をＳＬ０，ＳＲ０とし、これらの位置ＳＬ０，ＳＲ０におけるコア偏心量（外形３ａ，３ｂの中心軸４ａ，４ｂに対するコア２ａ，２ｂの距離）を計測したところ、光ファイバ１ａで１．２μｍ、光ファイバ１ｂで０．４μｍであった。さらに、偏心の向きは光ファイバ１ａ，１ｂで逆向きであったため、コア２ａ，２ｂの調心完了段階における外形３ａ，３ｂの中心軸４ａ，４ｂの光ファイバ１ａ，１ｂにおける外形ズレ量は１．５μｍであった。

光ファイバ１ａ，１ｂの配置が完了すると、放電加熱、融着操作を行う。ここでは、放電加熱によって先端が溶融した光ファイバ１ｂをその軸方向に沿って光ファイバ１ａに押し込んで融着接続する。

具体的な条件としては、光ファイバ１ｂをその軸方向に沿って光ファイバ１ａに押し込むまでの光ファイバ１ａ，１ｂの加熱時間に相当する予備放電時間を、例えば０．１秒間とし、光ファイバ１ａの押し込み量（光ファイバ１ｂが光ファイバ１ａの端面に接触する位置から押し込む移動距離）を、例えば１５μｍとする。さらに、予備放電時間を含めた放電開始から放電終了までの時間に相当する放電時間を、例えば１．５秒とし、放電電極１０，１０に通電する電流値を、例えば２０ｍＡとする。

上述した加熱条件にて、通常の光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続を実行すると、上記実施の形態１で示したように、光ファイバ１ａ，１ｂの溶融時における外形セルフアライメントによって接続部６近傍のコア２ａ，２ｂが変形する。

図６は融着接続させた光ファイバの接続部近傍の状態を示す側面図である。この図６は、顕微鏡カメラ１５によって融着接続させた光ファイバ１ａ，１ｂを側方から撮像した画像データを画像処理部１６が画像認識し、２次元の画像として表示したものに相当する。なお、図２から図５までと同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

通常の光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続では、接続部６におけるコア変形は小さく（調心時にコア２ａ，２ｂをずらしていないため）、コアズレ位置による接続部６の特定はできない。このため、押し込み時の光ファイバ１ａ，１ｂの重なり部の中央を接続位置と定義する（コア変化分計測ステップ）。図示の例では、光ファイバ１ａの端面からその軸方向に０〜１５μｍの領域が押し込み時の光ファイバ１ａ，１ｂの重なり部であり、その中央として調心時の光ファイバ１ａの端面からその軸方向に７．５μｍの位置Ｓを規定し、これを接続部６とした。

このようにして、画像処理部１６が図６に相当する２次元画像を画像認識すると、この２次元画像に基づいて、コア位置演算部１７が光ファイバ１ａ，１ｂの接続部６近傍におけるコア変形の指標値を算出する（コア変形指標値算出ステップ）。図示の例では、位置Ｓから５０μｍ離れた位置ＳＬ１，ＳＲ１におけるコア偏心量ＤＬ１，ＤＲ１を計測したところ、ＤＬ１＝０．９μｍ、ＤＲ１＝０．３μｍであり、接続前後におけるコア偏心量の変化（以下、偏心変化量と呼ぶ）は、光ファイバ１ａで０．３μｍ（１．２μｍから０．９μｍに変化）、光ファイバ１ｂで０．１μｍ（０．４μｍから０．３μｍに変化）であった。

このコア偏心量の変化分をコア変形の指標値として使用するために、例えば様々な加熱条件における接続損失の最大偏心変化量（光ファイバ１ａ，１ｂの各コア偏心量の接続前後における変化分のうち、値の大きい方）に対する依存性を求め、コア位置演算部１７の不図示の記憶手段に格納しておく。

図７は様々な加熱条件に対する実測接続損失と最大偏心変化量との関係を示すグラフ図である。図において、黒塗りの四角記号のプロットは、加熱量が過剰であったときの実測接続損失と最大偏心変化量との関係を示し、白塗りの四角記号のプロットは、最適な加熱量における実測接続損失と最大偏心変化量との関係を示している。この最適な加熱量は、上記実施の形態１にて示した放電テストなどにおいて予め求めておく。

また、この図７のグラフ図は、様々な加熱条件（調心時における外形ズレ量１．５μｍ、コアズレ量０．１μｍ以下、及び、押し込み量１５μｍは一定）において、上述のようにしてコア位置演算部１７が算出した光ファイバ１ａ，１ｂの最大偏心変化量と、上記各加熱条件で融着接続した光ファイバ１ａ，１ｂから実測した接続損失とに基づいて作成される。

黒塗りの四角記号のプロットが示すように、融着接続における光ファイバ１ａ，１ｂへの加熱量が過剰であると、接続前後において最大偏心変化量が０．１５μｍ以上の範囲で大きくばらつき、最大偏心変化量の増加によって接続損失の実測値が増加する傾向にある。これに対して、白塗りの四角記号のプロットで表した最適な加熱量における挙動は、接続前後において最大偏心変化量のばらつきが０．１０μｍ以下に抑えられ、接続損失の実測値も０．０２ｄＢ以下の低値が保たれる。ここでは、接続損失の実測値を０．０４ｄＢ以下に抑えることとし、これにより、図７から最大偏心変化量の管理値を０．１０μｍ以下に設定する。

上述のようにして、コア位置演算部１７が光ファイバ１ａ，１ｂのコア変形の指標値である最大偏心変化量を算出すると、不図示の記憶手段に格納しておいた様々な加熱条件に対する実測接続損失と最大偏心変化量との関係を示すデータと比較する（加熱量監視ステップ）。

これによって、最大偏心変化量が最適範囲内にないとき、コア位置演算部１７は、最大偏心変化量が最適範囲内になるように、上記実施の形態１と同様に放電制御部１４やファイバ位置制御部１８を制御して、放電電極１０，１０に供給する電流値と、この放電電極１０，１０に対する光ファイバ１ａ，１ｂの突き合わせ位置とを調節する。

この実施の形態２における加熱条件では、上述したように最大偏心変化量が０．３μｍであることから、コア位置演算部１７は、現状の光ファイバ１ａ，１ｂへの加熱量が不適正（放電電極１０，１０への通電量が経時変動によって大きくなって放電が強くなった、又は、光ファイバ１ｂが経時変動によって光ファイバ１ａ側に移動してしまったなどの理由が考えられる）であると判断する。

このあと、コア位置演算部１７は、通常の光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続動作を中断するように放電制御部１４などを制御し、上記実施の形態１と同様な方法で放電テストにおける加熱量調節を行う。上述のようにして、通常の光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続動作の度に、光ファイバ１ａ，１ｂが低接続損失で接続するコア変形の指標値が最適範囲内にあるか否かが監視される。

以上のように、この実施の形態２によれば、光ファイバ１ａ，１ｂを融着接続する度に、光ファイバ１ａ，１ｂの接続部６からその軸方向に離れた計測位置にて、融着による光ファイバ１ａ，１ｂのコア２ａ，２ｂの変化分を計測し、コア２ａ，２ｂの変化分に基づいて光ファイバ１ａ，１ｂのコア変形の指標値を算出して、このコア変形の指標値が、光ファイバ１ａ，１ｂが低接続損失で接続する指標値の最適範囲内にあるか否かを監視するので、コア変形の指標値が最適範囲内にあるか否かを監視することで、経時変化などによる加熱条件の変動を知ることができるという効果が得られる。

また、この実施の形態２によれば、コア変形の指標値が最適範囲内にないとき、上記実施の形態１に示した加熱量調節方法によって、コア変形の指標値が最適範囲内になるように放電電極１０，１０に供給する電流値と、放電電極１０，１０に対する光ファイバ１ａ，１ｂの突き合わせ位置とを調節するので、通常の光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続動作においても、コア変形の指標値が最適範囲内となるように調節することができ、低接続損失の光ファイバ１ａ，１ｂの融着を安定して行うことができるという効果が得られる。

さらに、この実施の形態２によれば、光ファイバ１ａ，１ｂの接続前後における外形３ａ，３ｂの位置とコア２ａ，２ｂの位置とを計測し、光ファイバ１ａ，１ｂの接続前後におけるコア２ａ，２ｂの変化分として光ファイバ１ａ，１ｂの外形３ａ，３ｂとコア２ａ，２ｂとの中心軸間距離の変化量を求め、この中心軸間距離の変化量に基づいてコア変形の指標値を算出するので、外形３ａ，３ｂやコア２ａ，２ｂの中心軸は光ファイバ１ａ，１ｂの側方観察によって容易に計測することができることから、簡易な処理で再現性の高いコア変形の指標値を算出することができるという効果が得られる。

なお、上記実施の形態２では接続部６の位置Ｓとして押し込み時における光ファイバ１ａ，１ｂの重なり領域の中央部分を定義したが、予め上記実施の形態１で示したコアズレ状態で、光ファイバ１ａ，１ｂの融着を行って正確な接続部６の位置Ｓを求め、この結果に基づいて通常の融着動作における接続部６の位置Ｓを定義してもよい（例えば、光ファイバ１ａの端面から所定長さ離れた位置）。

また、加熱量が過小になると、光ファイバ１ａ，１ｂの溶融量が不足して、光ファイバ１ｂ（又は光ファイバ１ａ）の押し込み時の衝撃が大きくなることから、この場合にもコア変形が発生する。これに対して、上記実施の形態２による加熱量監視を行うことで、加熱量が過小な場合と過大な場合との両方でコア変形による接続損失の増加を防ぐことができる。

さらに、過剰な加熱量によるコア変形は調心時の外形ズレ量が小さいと発生しない（外形セルフアライメントが働かないため）のに対し、過小加熱による変形は外形ズレ量の大小に無関係に発生する。従って、上記実施の形態２において、光ファイバ１ａ，１ｂを融着接続する度に、調心時の外形ズレ量と接続後のコア変形の指標値に係るデータを、コア位置演算部１７の不図示の記憶手段に記憶しておき、加熱量の調節や監視を行う際に適宜分析するようにすれば、加熱量の過不足の判定が容易になり、さらに正確な加熱量の監視ができる。

実施の形態３．
この実施の形態３は、光ファイバの接続部近傍におけるコアの位置と、光ファイバの接続部近傍からその軸方向に離れて接続前後でコア変形の生じない計測位置におけるコアの位置とを計測し、接続前後でコア変形の生じない計測位置にて計測したコアの位置から接続部近傍でコア変形がないと仮定したときの仮想コアを求め、接続部近傍における各光ファイバの仮想コアの中心軸間距離を示すコアズレ量を算出して、このコアズレ量から、光ファイバの接続部における接続損失の推定値を算出するものである。

実施の形態３による光ファイバの融着接続装置の基本的な構成は、上記実施の形態２に示したものと同様である。上記実施の形態２と異なる点としては、コア位置演算部１７は、画像処理部１６が規定した光ファイバ１ａ，１ｂの軸方向の位置に基づいて、光ファイバ１ａ，１ｂの接続部６近傍におけるコア２ａ，２ｂの位置と、接続部６近傍から軸方向に離れて接続前後でコア変形の生じない位置におけるコア２ａ，２ｂの位置とを算出するとともに、接続前後でコア変形の生じない位置において計測したコア２ａ，２ｂの位置から接続部６近傍でコア変形がないと仮定したときの仮想コア線５ａ，５ｂを求め、接続部６近傍における光ファイバ１ａ，１ｂの仮想コア線５ａ，５ｂの中心軸間距離を示すコアズレ量を算出する機能が設けられている。

次に動作について説明する。
光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続動作は、上記実施の形態１で示したものと同様であるので重複する説明は省略し、ここでは、融着接続させた光ファイバ１ａ，１ｂの接続損失推定動作について説明する。
先ず、クランプ１３ａ，１３ｂを用いて光ファイバ１ａ，１ｂをそれぞれ台１２ａ，１２ｂに先端が突き合うように配置する。上記実施の形態１と同様に、クランプ１３ａ，１３ｂを用いて台１２ａ，１２ｂに先端を突き合わせて配置した光ファイバ１ａ，１ｂは、ファイバ位置制御部１８によって台１２ａ，１２ｂに設けた不図示の駆動機構を制御して位置決めされる。

具体的には、光ファイバ１ａを、その端面が電極ライン１１に位置するように配置し、光ファイバ１ｂを光ファイバ１ａの端面からその軸方向に沿って離れた位置に配置する。ここでは、例えば光ファイバ１ｂを光ファイバ１ａの端面から１０μｍ離れた位置に配置する。

さらに、ファイバ位置制御部１８によって台１２ａの駆動機構を制御して光ファイバ１ａ，１ｂを含む平面内を上記軸方向に対して垂直な方向に移動させる。これによって、コア２ａとコア２ｂとの軸位置がほぼ一致するように配置する。ここでは、例えばコア２ａとコア２ｂとの軸位置の差であるコアズレ量を０．１μｍ以下になるように調心する。

このあと、コア位置演算部１７は、光ファイバ１ａ，１ｂの各端面からその軸方向に離れた計測位置におけるコア偏心量（外形３ａ，３ｂの中心軸４ａ，４ｂに対するコア２ａ，２ｂの距離）を計測する。

光ファイバ１ａ，１ｂの配置が完了すると、放電加熱、融着操作を行う。ここでは、放電加熱によって先端が溶融した光ファイバ１ｂを軸方向に沿って光ファイバ１ａに押し込んで融着接続する。具体的な条件としては、光ファイバ１ｂをその軸方向に沿って光ファイバ１ａに押し込むまでの光ファイバ１ａ，１ｂの加熱時間に相当する予備放電時間を、例えば０．１秒間とし、光ファイバ１ｂの押し込み量を、例えば１２μｍとする。さらに、予備放電時間を含めた放電開始から放電終了までの時間に相当する放電時間を、例えば１．５秒とし、放電電極１０，１０に通電する電流値を、例えば２０ｍＡとする。

上述した加熱条件にて、通常の光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続を実行すると、上記実施の形態１で示したように、光ファイバ１ａ，１ｂの溶融時における外形セルフアライメントによって接続部６近傍のコア２ａ，２ｂが変形する。

図８は融着接続させた光ファイバの接続部近傍の状態を示す側面図である。この図８は、顕微鏡カメラ１５によって融着接続させた光ファイバ１ａ，１ｂを側方から撮像した画像データを画像処理部１６が画像認識し、２次元の画像として表示したものに相当する。なお、図２から図６までと同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

上記実施の形態２と同様に、調心時にコア２ａ，２ｂをずらしていないため、接続部６におけるコア変形は小さく、コアズレ位置による接続部６の特定はできない。このため、押し込み時の光ファイバ１ａ，１ｂの重なり部の中央を接続位置と定義する（コア変化分計測ステップ）。図示の例では、光ファイバ１ａの端面からその軸方向に０〜１２μｍの領域が押し込み時の光ファイバ１ａ，１ｂの重なり部であり、その中央として調心時の光ファイバ１ａの端面からその軸方向に６．０μｍの位置Ｓを規定し、これを接続部６とした。

また、コア位置演算部１７は、光ファイバ１ａ，１ｂの接続部６から軸方向に離れた計測位置でのコア偏心量の変化分が所定値以下であるとき、その計測位置でのコア変形は十分に小さいと判定する。上記所定値は、様々な加熱条件に対する実測接続損失と偏心量の変化分との関係を予め実験的に求めておき、この結果に基づいて算出される。具体的には、例えば上記加熱条件において所定値が０．１μｍ以下であれば、その計測位置でのコア変形は十分に小さいと判定する（以下、これを基準Ａと称することにする）。

このようにして、図８に相当する２次元画像に基づいて、コア位置演算部１７が光ファイバ１ａ，１ｂの接続部６近傍からその軸方向に離れた各計測位置におけるコア偏心量の変化分を計測する。

図示の例では、位置Ｓから３０μｍ離れた位置ＳＬ１，ＳＲ１におけるコア偏心量の変化分ＤＬ１，ＤＲ１、及び、位置ＳＬ１，ＳＲ１から２０μｍ離れた位置ＳＬ２，ＳＲ２におけるコア偏心量の変化分ＤＬ２，ＤＲ２を計測したところ、ＤＬ１＝０．３０μｍ、ＤＬ２＝０．１５μｍ、ＤＲ１＝０．２μｍ、ＤＲ２＝０．１μｍであった。従って、コア位置演算部１７は、基準Ａによって光ファイバ１ａ，１ｂの位置ＳＬ１から位置ＳＬ２までの領域、位置ＳＲ１から位置ＳＲ２までの領域のいずれにおいてもコア変形が大きいと判定した。

このように、画像処理部１６が図８に相当する光ファイバ１ａ，１ｂの２次元画像内に規定した位置の全てにおいてコア変形が大きいと判定されると、コア位置演算部１７は、画像処理部１６を制御して接続部６から光ファイバ１ａ，１ｂの軸方向にさらに離れた位置にスライスライン７を追加する処理を行う。

具体的には、位置ＳＬ２，ＳＲ２からさらに２０μｍ離れた位置ＳＬ３，ＳＲ３にスライスライン７を追加設定する。このあと、位置ＳＬ３，ＳＲ３におけるコア偏心量の変化分ＤＬ３，ＤＲ３を計測したところ、ＤＬ３＝０．０８μｍ、ＤＲ３＝０．０５μｍであった。

従って、ＤＲ２，ＤＲ３はともに１．０μｍ以下で基準Ａを満たすことから、コア位置演算部１７は、位置ＳＲ２から位置ＳＲ３までの領域におけるコア変形が十分に小さいと判定し、光ファイバ１ｂのコア変形が接続部６から位置ＳＲ２までの距離（図示の例では、位置Ｓから位置ＳＲ２までの５０μｍ）まで広がっていたと判断して、この距離をコア変形の指標値として使用する。

一方、位置ＳＬ２から位置ＳＬ３までの領域は、ＤＬ＝０．１５μｍで基準Ａを満たしていないことから、上記と同様にして、位置ＳＬ３からさらに２０μｍ離れた位置ＳＬ４にスライスライン７を追加設定する。このあと、位置ＳＬ４におけるコア偏心量の変化分ＤＬ４を計測したところ、ＤＬ４＝０．０５μｍであった。

従って、ＤＬ３，ＤＬ４はともに１．０μｍ以下で基準Ａを満たすことから、コア位置演算部１７は、位置ＳＬ３から位置ＳＬ４までの領域におけるコア変形が十分に小さいと判定し、光ファイバ１ｂのコア変形が接続部６から位置ＳＬ３までの距離（図示の例では、位置Ｓから位置ＳＬ３までの７０μｍ）まで広がっていたと判断して、この距離をコア変形の指標値として使用する。

次に、コア位置演算部１７は、コア変形が小さい位置ＳＬ３から位置ＳＬ４までの領域、及び、位置ＳＲ２から位置ＳＲ３までの領域におけるコア２ａ，２ｂの軸線を接続部６まで延長した線を、接続部６付近における仮想コア線５ａ，５ｂとして求める。
このあと、コア位置演算部１７は、接続部６における仮想コア線５ａ，５ｂの中心軸間距離Ｄを、光ファイバ１ａ，１ｂのコアズレ量の真値として算出する。図示の例では、中心軸間距離Ｄは０．６０μｍであった。

コア位置演算部１７は、コアズレ量を算出すると、下記理論式に代入して光ファイバ１ａ，１ｂの接続損失の推定値を算出する。
接続損失（ｄＢ）＝４．３４×（コアズレ量／モードフィールド半径）²
・・・（１）
このようにして、実施の形態３による光ファイバの融着接続装置は通常の光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続においてもその接続損失を推定することができる。

また、上述した接続部６からコア偏心量の変化分が０．１μｍを超える計測位置までの距離（コア変形が大きい領域の軸方向長さ）と接続損失の実測値との関係を予め実験的に求めておき、これから光ファイバ１ａ，１ｂを低接続損失で接続する最適なコア変形が大きい領域の軸方向長さ範囲を決定しておき、これをコア位置演算部１７の不図示の記憶手段に格納しておく。

コア位置演算部１７は、接続部６近傍から軸方向に離れた各計測位置におけるコア偏心量の変化分を計測して、コア変形が大きい領域の軸方向長さを算出する際に、上記最適範囲内にあるか否かを判定して上記実施の形態１、２と同様な方法で加熱量調節を行う。
予め行った実験データによると、光ファイバ１ａ，１ｂを低接続損失で接続する最適なコア変形が大きい領域の軸方向長さは、５０μｍを超えることはなかった。

上述したように、コア変形が大きい領域の軸方向長さは、光ファイバ１ａで７０μｍ、光ファイバ１ｂで５０μｍであった。そこで、コア位置演算部１７は、現状の放電電流値は大きすぎ、且つ、光ファイバ１ａ，１ｂの加熱量も均一でないと判断し、放電電流を２０ｍＡから１６ｍＡに変更するとともに、調心時の突き合わせ位置を光ファイバ１ａ側に５μｍ移動した。

以上のように、この実施の形態３によれば、光ファイバ１ａ，１ｂの接続部６近傍におけるコア２ａ，２ｂの位置と、光ファイバ１ａ，１ｂの接続部６近傍からその軸方向に離れて接続前後でコア変形の生じない計測位置におけるコア２ａ，２ｂの位置とを計測し、接続前後でコア変形の生じない計測位置にて計測したコアの位置から接続部６近傍でコア変形がないと仮定したときの仮想コア線５ａ，５ｂを求め、接続部６近傍における光ファイバ１ａ，１ｂの仮想コア線５ａ，５ｂの中心軸間距離を示すコアズレ量を算出して、このコアズレ量から光ファイバ１ａ，１ｂの接続部６における接続損失の推定値を算出するので、コア変形のない領域を特定して正確なコアズレ量を求めることができ、接続損失を高精度に推定することができるという効果が得られる。

また、この実施の形態３によれば、光ファイバ１ａ，１ｂの接続部６近傍からその軸方向に離れた計測位置にて、光ファイバ１ａ，１ｂの接続前後における外形３ａ，３ｂの位置とコア２ａ，２ｂの位置とを計測し、光ファイバ１ａ，１ｂの接続部６近傍からその軸方向に離れた各計測位置における光ファイバ１ａ，１ｂの外形３ａ，３ｂとコア２ａ，２ｂとの中心軸間距離の変化量が所定値を超えるか否かを判定して、接続部６から変化量が所定値を超える計測位置までの距離を光ファイバ１ａ，１ｂのコア２ａ，２ｂ変形の指標値として算出するので、外形３ａ，３ｂやコア２ａ，２ｂの中心軸は光ファイバ１ａ，１ｂの側方観察によって容易に計測することができることから、簡易な処理で再現性の高いコア変形の指標値を算出することができるという効果が得られる。

なお、上記実施の形態３では、コア変形のない領域を特定するにあたり、接続部６近傍にあるスライスライン７から順次コア変形度を計測していく例を示したが、接続部６から軸方向に十分離れた位置まで所定の間隔でスライスライン７を最初に設定し、それぞれにおけるコア変形の指標値を同時に計測するようにしてもよい。

また、上記実施の形態３では、通常の光ファイバ１ａ，１ｂの融着接続を繰り返す中で、加熱状態の異常検出と調節を随時行う例を示したが、異常検出の段階で通常の融着を中断し、上記実施の形態１に示した放電テストにより加熱状態を精度良く計測して、加熱量の調節を行ってもよい。

さらに、上記実施の形態３では、接続部６の位置Ｓとして押し込み時における光ファイバ１ａ，１ｂの重なり領域の中央部分を定義したが、予め上記実施の形態１で示したコアズレ状態で、光ファイバ１ａ，１ｂの融着を行って正確な接続部６の位置Ｓを求めて、この結果に基づいて通常の融着動作における接続部６の位置Ｓを定義してもよい（例えば、光ファイバ１ａの端面から所定の長さ離れた位置）。

また、上記実施の形態１から３では、コア変形度の指標として、仮想コア線５ａ，５ｂからの変位量、コア変形が大きい領域の軸方向長さ、あるいは、最大偏心変化量を使用したが、仮想コア線５ａ，５ｂに対するコア変形部の角度などの他の指標であってもよい。

さらに、上記実施の形態１から３では、１本のスライスライン７で計測した１個のコア変形の指標値を求めたが、位置の計測誤差の影響が大きい場合には、同一のスライスライン７にて異なるタイミングで複数回計測する、あるいは複数のスライスライン７にて計測する、などにより複数の位置データを取得して、計測誤差の影響を小さくするために、これらに平均化等の処理を行う。このようにして得た位置データから１個のコア変形の指標値を求めるようにしてもよい。

この発明の実施の形態１による光ファイバ融着接続装置の構成を示すブロック図である。 光ファイバの突き合わせ状態を示す側面図である。 融着接続させた光ファイバの接続部近傍の状態を示す側面図である。 実測接続損失のコア変形の指標値に対する依存性を示すグラフ図である。 光ファイバの突き合わせ状態を示す側面図である。 融着接続させた光ファイバの接続部近傍の状態を示す側面図である。 実測接続損失と最大偏心変化量との関係を示すグラフ図である。 融着接続させた光ファイバの接続部近傍の状態を示す側面図である。 従来の光ファイバ融着接続装置による加熱量調節方法を説明する説明図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ 光ファイバ、２ａ，２ｂ コア、３ａ，３ｂ 外形、４ａ，４ｂ 中心軸、５ａ，５ｂ 仮想コア線（仮想コア）、６ 接続部、７ スライスライン、１０ 放電電極、１１ 電極ライン、１２ａ，１２ｂ 台、１３ａ，１３ｂ クランプ、１４ 放電制御部、１５ 顕微鏡カメラ、１６ 画像処理部、１７ コア位置演算部（監視手段）、１８ ファイバ位置制御部。

Claims (4)

1. 一対の光ファイバの放電電極間における突き合わせ位置を制御するファイバ位置制御部と、
   上記放電電極間の放電によって一対の光ファイバを加熱して融着させるために上記放電電極への電流値を制御する放電制御部と、
   上記一対の光ファイバそれぞれの外形中心とコアとのずれ量である偏心量を融着接続前後で測定するための偏心量測定位置を規定する画像処理部と、
   様々な加熱条件下で一対の光ファイバを融着接続した際の接続損失と、上記一対の光ファイバそれぞれの融着接続前後における融着前偏心量と融着後偏心量との差分の和及び差を示す各コア変形の指標値とに基づき得られた低接続損失になる上記コア変形の指標値の最適範囲を予め記憶する記憶部を有し、上記画像処理部が規定した上記偏心量測定位置で測定された融着接続前後の偏心量から上記コア変形の指標値を算出して上記最適範囲内か否かを判定し、判定結果に基づき低接続損失で融着接続できているか否かを監視する監視手段とを備えた光ファイバ融着接続監視装置。
2. 放電電極間に突き合わせて配置した一対の光ファイバを上記放電電極間の放電にて加熱し融着させ、その状態を監視する光ファイバ融着接続監視方法において、
   様々な加熱条件下で一対の光ファイバを融着接続した際の接続損失と、一対の光ファイバそれぞれの外形中心とコアとのずれ量である偏心量を上記様々な加熱条件下で融着接続前後に測定して求めた、上記一対の光ファイバそれぞれの融着接続前後における融着前偏心量と融着後偏心量との差分の和及び差を示す各コア変形の指標値とに基づいて得られた低接続損失になる偏心変化量の最適範囲を予め記憶しておき、
   上記放電電極間に一対の光ファイバをそのコアが一致するように突き合わせ配置する配置ステップと、
   上記突き合わせ配置した一対の光ファイバのそれぞれの融着接続前の偏心量を測定する融着前偏心量測定ステップと、
   上記放電電極に電流を印加して上記突き合わせ配置した一対の光ファイバを融着接続する融着ステップと、
   融着接続後の光ファイバの偏心量を測定する融着後偏心量測定ステップと、
   上記融着前偏心量測定ステップと上記融着後偏心量測定ステップにて得られた融着接続前後の偏心量から上記コア変形の指標値を算出する偏心変化量算出ステップと、
   上記偏心変化量算出ステップで得られた上記コア変形の指標値が、予め記憶しておいた上記最適範囲内であるか否かを判定して、判定結果に基づき低接続損失で融着接続できているか否かを監視する監視する監視ステップとを備えたことを特徴とする光ファイバ融着接続監視方法。
3. 一対の光ファイバの放電電極間における突き合わせ位置を制御するファイバ位置制御部と、
   上記放電電極間の放電によって一対の光ファイバを加熱して融着させるために上記放電電極への電流値を制御する放電制御部と、
   上記一対の光ファイバそれぞれの外形中心とコアとのずれ量である偏心量を融着接続前後で測定するための偏心量測定位置を規定する画像処理部と、
   様々な加熱条件下で一対の光ファイバを融着接続した際の接続損失と、上記一対の光ファイバそれぞれの融着接続前後における融着前偏心量と融着後偏心量との差分の和及び差を示す各コア変形の指標値とに基づき得られた低接続損失になる上記コア変形の指標値の最適範囲を予め記憶する記憶部を有し、上記画像処理部が規定した上記偏心量測定位置で測定された融着接続前後の偏心量から上記コア変形の指標値を算出して上記最適範囲内か否かを判定し、判定結果に基づき上記ファイバ位置制御部及び上記放電制御部を制御するコア位置演算部とを備えた光ファイバ融着接続装置。
4. 放電電極間に突き合わせて配置した一対の光ファイバを上記放電電極間の放電にて加熱し融着させる光ファイバ融着接続方法において、
   様々な加熱条件下で一対の光ファイバを融着接続した際の接続損失と、一対の光ファイバそれぞれの外形中心とコアとのずれ量である偏心量を上記様々な加熱条件下で融着接続前後に測定して求めた、上記一対の光ファイバそれぞれの融着接続前後における融着前偏心量と融着後偏心量との差分の和及び差を示す各コア変形の指標値とに基づいて得られた低接続損失になる上記コア変形の指標値の最適範囲を予め記憶しておき、
   上記放電電極間に一対の光ファイバをそのコアが一致するように突き合わせ配置する配置ステップと、
   上記突き合わせ配置した一対の光ファイバのそれぞれの融着接続前の偏心量を測定する融着前偏心量測定ステップと、
   上記放電電極に電流を印加して上記突き合わせ配置した一対の光ファイバを融着接続する融着ステップと、
   融着接続後の光ファイバの偏心量を測定する融着後偏心量測定ステップと、
   上記融着前偏心量測定ステップと上記融着後偏心量測定ステップにて得られた融着接続前後の偏心量から上記コア変形の指標値を算出する偏心変化量算出ステップと、
   上記偏心変化量算出ステップで得られた上記コア変形の指標値が、予め記憶しておいた上記最適範囲内であるか否かを判定する判定ステップと、
   上記判定ステップにおける判定結果が上記最適範囲内でない場合には上記コア変形の指標値が上記最適範囲内になるように、上記配置ステップにおける一対の光ファイバの突き合わせ位置又は上記融着ステップにおける上記放電電極に印加する電流値を制御する加熱量調節ステップとを備えたことを特徴とする光ファイバ融着接続方法。

Images