JP4190997B2 - 光ファイバの融着接続装置と融着接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、一対の光ファイバの端部を互いに光学的に位置合わせし、更に加熱・溶融して両光ファイバの端部を一体に接続する光ファイバの融着接続装置と融着接続方法に係るものである。

従来、光ファイバの観察方法とその装置について種々提案されている。（例えば特許文献１）
特許文献１には以下に記載の内容が記述されている。

互いに接続しようとする２本の光ファイバの各々を、側方から光学的に観察する光学観察機構を用いてピント合わせを行う際に、光ファイバを、互いの軸線をずらした位置に各々配置し、光ファイバの位置を固定したまま光学観察機構を移動させて一方の光ファイバのピント合わせを行い、この位置で光学観察機構を固定した後、他方の光ファイバを移動させてその光ファイバにピント合わせることが記述されている。

次に、偏波保持光ファイバの光ファイバ融着接続装置は種々提案されている。（例えば特許文献２）
図５乃至図８はそれぞれ特許文献２に記載された従来における融着接続装置を示すものであり、特許文献２には以下に記載の内容が記述されている。

図５（Ａ）は装置の全体の概略図、図５（Ｂ）は融着接続部の概略図である。図中、２０ａ、２０ｂは光ファイバ、２１は融着接続機、２２は融着接続部、２３は表示部，２４は消光比測定メータ、２５はモニタ光源、２６ｘ，２６ｙは撮像カメラ、２７ｘ，２７ｙは照射光源、２８は放電電極、３０はファイバチャック、３１はＶ溝台、３２はギア、３３はステッピングモータ、３４はエンコーダを示す。

この例の融着接続装置は、光ファイバ２０ａと２０ｂを接続する融着接続部２２と表示部２３から成る融着接続機２１、一方の光ファイバ２０ａに接続する消光比測定メータ２４、他方の光ファイバ２０ｂに接続するモニタ光源２５で構成される。融着接続部２２は、融着部をｘ方向から観察するための撮像カメラ２６ｘと、ｙ方向から観察するための撮像カメラ２６ｙを備え、夫々の撮像カメラに対応するようにＬＥＤ等の照射光源２７ｘと２７ｙが配設されている。また、融着接続のための一対の放電電極２８が、融着部を挟んで配設されている。消光比測定メータ２４は、融着接続機２１と通信ケーブルで接続されており、自動計測されている消光比値が常に融着接続機２１に出力され続けている。融着接続機２１は、瞬時に消光比値の取り込みが可能である。

左右の光ファイバ２０ａと２０ｂは、夫々のファイバに対応して配設されたファイバ保持機構により個別に保持され、個別に位置調整される。ファイバ保持機構は、ファイバチャック３０、Ｖ溝台３１、ギア３２、エンコーダ３４を備えている。ファイバチャック３０は、光ファイバの被覆部分を挟んで保持固定するするもので、着脱操作は手動で行なわれる。Ｖ溝台３１は、左右に１個ずつ配されていて、それぞれｘ方向、ｙ方向に移動され、光ファイバ２０ａ，２０ｂの先端部分の軸合わせを行なうもので、光ファイバ２０ａ，２０ｂの被覆が除去された先端部分の軸方向（ｚ方向）移動と回転（θ方向）駆動を可能にするように位置決め支持するものである。

ギア３２は、光ファイバを回転させて、偏波面の回転位置を調整するもので、ステッピングモータ３３により所定の回転角度で駆動される。エンコーダ３４は、光ファイバの回転角度を検出するもので、ファイバチャック３０、ギア３２の回転軸で連結されている。なお、光ファイバの軸方向（ｚ方向）への、位置調整は、ファイバチャック３０、ギア３２、エンコーダ３４が載置されたステージ台（図示せず）をＤＣモータ等で駆動して行なわれる。

次に、上述した融着接続装置を使用して、融着接続方法を説明する。図６は、融着接続方法を説明するためのフロー図である。なお、このフロー図の説明には、図５とその符号を参照し、詳細な説明を省略する。係る方法の概略としては、1.光ファイバの物理的軸合わせする第１段階、２．光ファイバの偏波面を画像モニタで一致させる第２段階、３．光ファイバの偏波面を光パワーモニタで一致させる第３段階、４．光ファイバを融着接続する第４段階、の４つの段階から構成される。

第１段階は、Ｓ１〜Ｓ３の工程から成る。Ｓ１工程は、接続端の被覆が除去され端面処理された光ファイバ２０ａと２０ｂを、ファイバチャック３０で被覆部分をクランプする。また、被覆が除去されたガラスファイバの先端部分をＶ溝台３１のＶ溝に入れて位置決めし、また、先端部分の端面を放電等によりクリーニングする。

Ｓ２工程では、撮像カメラ２６ｘと２６ｙの焦点を調整し、光ファイバ２０ａおよび２０ｂの先端部分をｘ方向およびｙ方向から撮像して表示部２３に表示する。そして、撮像データに基づいてＶ溝台３１をｘ方向とｙ方向に駆動して、光ファイバ２０ａおよび２０ｂの軸合わせを行なう。この軸合わせは、光ファイバの偏波面とは関係なく、光ファイバの外径位置に基づいて、行なうものである。

Ｓ３工程は、Ｓ２工程で軸合わせされた光ファイバ２０ａおよび２０ｂの、端面の状況を撮像カメラ２６ｘと２６ｙで撮像して、端面の形状、埃の付着等をチェックし、次の偏波面調整に備える。なお、ここまでの工程は、通常の光ファイバを融着接続する調心と同じである。

第２段階の画像モニタによる偏波面の調整は、Ｓ４〜Ｓ５の工程から成る。画像モニタには、前工程で使用した撮像カメラ２６ｘ，２６ｙのいずれか一方を使用する。係る方法では、以下で説明する図７（Ｂ）に示すように、光ファイバのコア部とその両側の応力付与部の中心を通る面（以下、光ファイバのＹ面という）と直交する面（以下、光ファイバのＸ面という）を観察する。いいかえると、コア部と応力付与部が縦一列に並んでいる状態を観察するということである。

この観察例について、図７により説明する。図７（Ａ）は、応力付与部が断面円形状のパンダ（PANDA: Polarization-maintaining and Absorption reducing）型光ファイバの側面の輝度分布を示し、図７（Ｂ）は、撮像の模擬図を示す。図中、４０は明部、４１は暗部、４２，４３は光ファイバの外径端、４４，４５は明部端、４６，４７、４８は輝度ピーク、４９はファイバ中心、５０は背景輝度閾値、５１は光ファイバ、５２はコア部、５３は応力付与部を示す。明部４０と暗部４１は、光ファイバと空気の屈折率が異なることにより生じるもので、観察面５４の焦点位置により明部と暗部の間隔が異なる。

図７（Ａ）の輝度分布は、光ファイバのＸ面を示すもので、ほぼ中央位置に輝度ピーク４８が現れ、その両側に応力付与部５３の影響による輝度ピーク４６，４７が現れる。

図８は、光ファイバのＸ面が観察面からθｘ角度ずれた状態の輝度分布（Ａ図）と応力付与部位置（Ｂ図）を示す。Ｘ面が観察面５４に対して角度を持つようになると、左右の応力付与部５３が、輝度分布のファイバ中心から遠ざかる。この結果、両端の輝度ピーク４６，４７の位置、ピーク値が変化したり、他のピーク５７が発生したりすることがある。

画像モニタの例として、偏波面の検出に輝度分布の輝度ピーク４６，４７を用いる。輝度ピーク４６，４７の算出には、背景輝度閾値５０との交点で定められた明部端４４，４５からファイバ中心４９に向かって輝度値を微分し、最初に微分値がゼロになる点により決定する。そして、輝度ピーク４６と明部端４４との距離をＥ、輝度ピーク４７と明部端４５との距離をＦとする。Ｘ面が観察面に完全に平行であれば、（Ｅ＋Ｆ）は最小値を示し、（Ｅ−Ｆ）はゼロを示す。

図６のフロー図に戻って、画像モニタのＳ４工程を説明する。Ｓ４工程は、偏波面検出の粗調整を行なうもので、左右の光ファイバ２０ａと２０ｂの粗調整は、同時平行的に行なわれる。先ず、光ファイバ２０ａをステッピングモータ３３により所定の回転角度（具体例としては１５゜）で回転位置を変えていく。光ファイバの回転後、この回転位置での輝度分布の輝度値を微分し、輝度ピーク４６，４７を検出すると共に、ファイバ中心４９との間で他に輝度ピーク（図８で示す輝度ピーク５７）が存在するか否かを検出する。中心の山を除いて他に輝度ピークが存在する場合は、求める観察対象のＸ面がかなり離れていると認識し、光ファイバの回転駆動を続行し、そのつど輝度ピークの存在を測定する。

輝度ピーク４６と４７および中央の輝度ピーク４８以外に輝度ピークが存在しない場合は、上述の（Ｅ＋Ｆ）を求める。このような測定を連続して行ない、輝度ピーク４６と４７以外に輝度ピークが存在しない回転角度位置のうち、（Ｅ＋Ｆ）が最小となる回転位置を、光ファイバのＸ面が観察面５４に最も平行に近いとして調整を行なう。もう一方の光ファイバ２０ｂについても、同時並行的に、すなわち同時に画像モニタにより駆動量を求め、同時に回転駆動する。

次の、Ｓ５工程は、Ｓ４工程で調整した回転位置の微調整を行なうもので、左右の光ファイバ２０ａと２０ｂを、同時平行的に行なうことは同じである。この微調整で、上述の（Ｅ−Ｆ）は、符号が回転調整の際の回転方向、絶対値が調整量に相当し、距離を回転角に変換する回転軸駆動定数Ｋ（ｄｅｇ／μｍ）を乗じて、回転駆動方向と回転調整量を決定する。

光ファイバを数値の符号に基づいて所定の方向に回転し、数値がゼロを示した時点もしくはゼロを寄切った時点で回転を停止する。ゼロを寄切った場合は、反対方向（符号に基づいて）に回転させ、必要に応じてこれを繰り返し行ない、（Ｅ−Ｆ）が最もゼロに近い回転位置を求める。なお、繰り返し回数に応じて、回転軸駆動定数Ｋを変えていくようにしてもよい。

この後、前記の調整を、光ファイバを微動回転させて行なう。回転角はステッピングモータ３３の動作分解能によるが、例えば、０．１２５゜ずつ回転させて、（Ｅ−Ｆ）を算出し、その絶対値が最もゼロに近くなるように調整する。

次の、Ｓ５工程は、Ｓ４工程で調整した回転位置の微調整を行なうもので、左右の光ファイバ２０ａと２０ｂを、同時並行的に行なうことは同じである。この微調整で、上述の（Ｇ−Ｈ）は、符号が回転調整の回転方向、絶対値が調整量に相当し、距離を回転角に変換する回転軸駆動定数Ｋ（ｄｅｇ／μｍ）を乗じて、回転駆動方向と回転調整量を決定する。

光ファイバを数値の符号に基づいて所定の方向に回転し、数値がゼロを示した時点もしくはゼロを寄切った時点で回転を停止する。ゼロを寄切った場合は、反対方向（符号に基づいて）に回転させ、必要に応じてこれを繰り返し行ない、（Ｇ−Ｈ）が最もゼロに近い回転位置を求める。なお、繰り返し回数に応じて、回転軸駆動定数Ｋを変えていくようにしてもよい。

以上の図７を用いた調整で、画像モニタによる偏波面の検出を終了し、次の第３段階の光パワーモニタによる調心に備える。

第３段階の光パワーモニタによる偏波面の調整は、Ｓ６〜Ｓ８の工程から成る。この光パワーモニタによる偏波面の調整は、応力付与部による偏波面の幾何学的位置に対して、光学的なずれがあるのを補正して、高精度の調心を行なうことにある。本発明の実施の形態では、光パワーモニタに、Ｘ偏波とＹ偏波を自動計測する消光比モニタを使用する。

消光比モニタ装置は、消光比測定メータ２４とモニタ光源２５から成り、一方の光ファイバ２０ａの自由端を消光比測定メータ２４に接続し、他方の光ファイバの２０ｂの自由端をモニタ光源２５に接続する。また、本発明の実施の形態では、消光比モニタに加えて、撮像カメラ２６ｘおよび２６ｙを使用して、光ファイバ２０ａ，２０ｂのコア部のｘｙ方向位置を観察し、軸合わせをも行なう。

Ｓ６工程は、光ファイバの端面間隔を調整するもので、光ファイバ２０ａと２０ｂの端面間隔を最小限にして、光パワーの損失を少なくする。係る工程以前の調整では、光ファイバ２０ａと２０ｂは夫々独立して画像モニタによって調整されるため、端面間隔はさほど問題とはならない。むしろ、光ファイバが大きく回転することによって調心中に互いに端面が突当たることを避けるため、比較的に端面間隔を大きくとっている。光パワーモニタでは、既に画像モニタで偏波面の検出がかなり精度よく行なわれているため回転角度が大きくないので、光ファイバの端面位置が大きく変動することはない。モニタ光源の能力、光パワーモニタの消光比測定値にもよるが、端面間隔は５μｍ以上４０μｍ以下で調整される。

Ｓ７工程は、消光比モニタによる粗調整を行なうもので、光ファイバ２０ａと２０ｂのいずれか一方を、ステッピングモータ３３により、いずれかの方向に一定角度ずつ回転（例えば２゜ずつ）させていく。また回転駆動によりコア部位置がずれることもあるので、Ｖ溝台３１をｘ、ｙ方向に駆動してコア部の軸合わせを行なう。なお、画像モニタによるコア部の決定は、一般的なシングルモード光ファイバに用いられているのと同じ方法を適用することができる。そして、回転角度位置変更ごとに消光比値を検出し、消光比値が前回の回転角度位置での消光比値と比べて小さければ、回転駆動方向を反転する。消光比値が前回の回転角度位置の消光比値と比べて大きくなっていれば、回転駆動を継続し消光比値が最大となる回転位置を検出する。

Ｓ８工程は、消光比モニタによる微調整を行なうもので、光ファイバ２０ａと２０ｂのいずれか一方を、ステッピングモータ３３により、いずれかの方向に微動回転（例えば、ステッピングモータの動作分解能にもよるが、０．１２５゜ずつ）させていく。回転駆動のつど、Ｖ溝台３１をｘ、ｙ方向に駆動してコア部の軸合わせを行なうことは、Ｓ７工程と同じである。また、Ｓ７工程と同様に、回転角度位置変更ごとに消光比値を検出し、消光比値が前回の回転角度位置での消光比値と比べて小さければ、回転駆動方向を反転する。消光比値が前回の回転角度位置の消光比値と比べて大きくなっていれば、回転駆動を継続し消光比値が最大となる回転角度位置を検出する。なお、この工程で、光ファイバの端面間隔が変動する場合は、一定の端面間隔を維持する工程を加えてもよい。

以上により、光ファイバ２０ａと２０ｂの偏波面を一致させた調心が終了し、次の第４段階の融着接続に移る。第４段階の融着接続は、Ｓ９〜Ｓ１２の工程から成る。この融着接続は、通常使用されている融着接続方法と同じである。

Ｓ９工程では、光ファイバ２０ａと２０ｂの端面間隔が融着接続に適した間隔に調整され、一対の放電電極２８により融着接続される。光ファイバの融着接続は、シングルモードファイバと比べて応力付与部が変形し易いこともあり、弱いパワーで放電時間を多少長めにする必要がある。

Ｓ１０工程は、融着接続の融着状態を検査するもので、撮像カメラ２６ｘ、２６ｙを使用して、接続状態を観察する。検査内容としては、接続部の太りまたは細りの外観検査、ダストおよび気泡の混入、コア部の傾き、軸ずれ等がある。

Ｓ１１工程は、損失値、消光比値等のデータを表示、記録するものである。消光比値は、調心時に使用し、接続されたままの状態にある消光比モニタ装置を用いて測定表示される。損失値は、画像モニタで得た情報をもとに過去のデータから統計的に推定した値を表示する。

Ｓ１２工程は、融着接続された光ファイバに所定の引張り張力をかけて、スクリーニングを行なう。スクリーニングで合格すれば、終了である。この後、相互接続された光ファイバを装置から取外すが、一般にはファイバチャック３０の取り出し口までの回転角度や方向が左右の光ファイバで異なる。一方、左右のファイバチャック３０に連結したエンコーダ３４により、角度位置が測定されている。したがって、未補強の融着接続部に曲げ等の応力がかからないようにするためには、エンコーダ３４からの角度データに基づき、先ず左右同期回転させた後、取り出し口に近い方の光ファイバを取り出す。その後、もう片方のファイバチャックを単独で回転させた後、光ファイバを取り出す。ファイバが取外された後、周知の方法で融着接続部を補強する。

以上Ｓ１〜Ｓ１２の各工程について説明したが、画像モニタでの微調整（Ｓ５工程）は、光パワーモニタに多少負担を持たせて省略してもよい。また、光パワーモニタでの粗調整（Ｓ７工程）も、光学的な偏波面のずれが微小であることが明らかであれば省略してもよい。さらに、光ファイバに光学的な偏波面のずれが全くない場合は、光パワーモニタによる偏波面の調整（Ｓ６〜Ｓ８工程）を行なう必要がないことは、いうまでもない。

なお、以上の例では、光ファイバ２０ａと２０ｂの偏波面を一致させる方法で説明したが、光ファイバ２０ａと２０ｂの偏波面を所定角度ずらせて融着接続することもできる。この場合は、光ファイバ２０ａと２０ｂの偏波面を先ず一致させ、この後、いずれか一方の光ファイバを所定角度だけ回転させて、融着接続すればよい。

特開２００３−１９５０９３号公報 特開平１１−３２６６８１号公報

従来の光ファイバの融着接続装置は、一般に、光ファイバの相互の軸心を一致させるために、図４に示すように、始め一方の光ファイバ２０ａの端部をＸＹＺ軸方向に移動して、その端部が表示部２３の中心軸２３'となるように移動させ、その後に一方の光ファイバ２０ａの端面を固定した状態で他方の光ファイバ２０ｂの端面をＸＹＺ軸方向に移動させて両光ファイバの端面の軸を一致するように移動させていた。このため、両光ファイバの軸合せを時間的に直列的に行うことから、軸合せするための処理時間を長時間必要とする欠点があった。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、観察や測定、軸合わせに要する時間の短縮を図ることができ、これにより接続作業の効率を向上させる光ファイバの融着接続装置を提供する。

請求項１に記載の発明は、光ファイバの融着接続装置であって、対向する一対の光ファイバの端部が、少なくとも該光ファイバの軸心に沿った方向に垂直な平面に沿う方向であって互いに直角の関係にある２方向に移動可能なファイバ保持機構によって保持され、前記両光ファイバを少なくとも前記２方向に移動させて所定の位置に配置された前記両光ファイバの端部を加熱溶融して両光ファイバを一体に接続する光ファイバの融着接続装置において、前記一対の光ファイバの端部を側面から撮像するように配置された２つの撮像装置が互いに撮像軸を前記２方向に沿うよう配置され、前記２つの撮像装置が時間的に並列的に光ファイバの焦点合せを行い、前記一対の光ファイバの軸心が撮像装置の画像の中心線となるように制御する光ファイバの前記２方向の移動を、各々の光ファイバについて時間的に並列的に行うことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光ファイバの融着接続装置であって、前記一対の光ファイバのうち一方の光ファイバの移動および焦点合せを前記２つの撮像装置のうち一方の撮像装置の信号に基づいて行い、前記一対の光ファイバのうち他方の光ファイバの移動および焦点合せを前記２つの撮像装置のうち他方の撮像装置の信号に基づいて行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光ファイバの融着接続装置であって、前記一対の光ファイバの軸心を中心とする各光ファイバの回転を、各々の光ファイバについて時間的に並列的に行うことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１に記載の光ファイバの融着
接続装置であって、前記一対の光ファイバが、互いの種類が異なっていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１に記載の光ファイバの融着
接続装置であって、前記一対の光ファイバの少なくとも一方が偏波保持光ファイバであることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光ファイバの融着接続装置であって、一方の偏波保持光ファイバの軸心を中心とする該一方の偏波保持光ファイバの回転を前記２つの撮像装置のうち一方の撮像装置の信号に基づいて行い、他方の偏波保持光ファイバの軸心を中心とする該他方の偏波保持光ファイバの回転を前記２つの撮像装置のうち他方の撮像装置の信号に基づいて行うことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光ファイバの融着接続装置であって、偏波保持光ファイバの軸心を中心とする該偏波保持光ファイバの回転はコアと応力付与層とを結ぶ線が撮像軸と平行になるように回転させることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は請求項７に記載の光ファイバの融着接続装置であって、両偏波保持光ファイバについて各偏波保持光ファイバの軸心を中心とする回転が行われた後、少なくとも一方の偏波保持光ファイバについてその軸心を中心とする回転を所定角度行うことを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、光ファイバの融着接続方法であって、対向する一対の光ファイバの端部が、少なくとも該光ファイバの軸心に沿った方向に垂直な平面に沿う方向であって互いに直角の関係にある２方向に移動可能なファイバ保持機構によって保持され、
前記両光ファイバを少なくとも前記２方向に移動させて所定の位置に配置された前記両光ファイバの端部を加熱溶融して両光ファイバを一体に接続する光ファイバの融着接続装置において、前記一対の光ファイバの端部を側面から撮像するように配置された２つの撮像装置が互いに撮像軸を前記２方向に沿うよう配置され、前記２つの撮像装置が時間的に並列的に光ファイバの焦点合せを行い、前記一対の光ファイバの軸心が撮像装置の画像の中心線となるように制御する光ファイバの前記２方向の移動を、各々の光ファイバについて時間的に並列的に行うことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の光ファイバの融着接続方法であって、 前記一対の光ファイバのうち一方の光ファイバの移動および焦点合せを前記２つの撮像装置のうち一方の撮像装置の信号に基づいて行い、前記一対の光ファイバのうち他方の光ファイバの移動および焦点合せを前記２つの撮像装置のうち他方の撮像装置の信号に基づいて行うことを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項９又は請求項１０に記載の光ファイバの融着接続方法であって、前記一対の光ファイバの軸心を中心とする該光ファイバの回転を、各々の光ファイバについて時間的に並列的に行うことを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項９乃至請求項１１の何れか１に記載の光ファイバ
の融着接続方法であって、前記一対の光ファイバが、互いの種類が異なっていることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項９乃至請求項１２の何れか１に記載の光ファイバ
の融着接続方法であって、前記一対の光ファイバの少なくとも一方が偏波保持光ファイバであることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の光ファイバの融着接続方法であって、一方の偏波保持光ファイバの軸心を中心とする該一方の偏波保持光ファイバの回転を前記２つの撮像装置のうち一方の撮像装置の信号に基づいて行い、他方の偏波保持光ファイバの軸心を中心とする該他方の偏波保持光ファイバの回転を前記２つの撮像装置のうち他方の撮像装置の信号に基づいて行うことを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の光ファイバの融着接続方法であって、偏波保持光ファイバの軸心を中心とする該偏波保持光ファイバの回転はコアと応力付与層とを結ぶ線が撮像軸と平行になるように回転させることを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、請求項１４又は請求項１５に記載の光ファイバの融着接続
方法であって、両偏波保持光ファイバについて各偏波保持光ファイバの軸心を中心とする回転が行われた後、少なくとも一方の偏波保持光ファイバについてその軸心を中心とする回転を所定角度行うことを特徴とする。

本発明の融着装置は、前記のように両光ファイバの端部の観察および移動を時間的に並列的に行うので、短時間で軸合わせ等のに融着部一方の光ファイバの処理を終了を待たずに、他方の光ファイバの処理を開始することができ、この結果、処理時間を短時間に行うことができ、融着接続時間を短縮させることができる効果を有する。

以下、本発明の最良の形態を図示した実施例に基づき説明する。
（実施例１）

図１において６１、６２はそれぞれ互いに接続される偏波保持光ファイバ、６３、６４はそれぞれ偏波保持光ファイバ６１・６２の端部を載置するＶ溝、６５、６６はそれぞれ互いに直角に配置されＶ溝６３の溝６３’に対してＶ溝６３を直角に駆動可能な左調心モータ、６７、６８はそれぞれ互いに直角に配置されＶ溝６４の溝６４’に対して直角に移動可能な右調心モータ、６９、７０はそれぞれＶ溝６３・６４の外側に配置され偏波保持光ファイバ６１・６２を把持して偏波保持光ファイバ６１・６２の軸心（Ｚ軸）を中心として偏波保持光ファイバ６１・６２を回転させると共にＺ軸方向に移動させるあるいはＺ軸を中心に光ファイバを回転させる把持回転具、７１、７２はそれぞれ放電最適位置(図示しない)を通りＺ軸に垂直な平面上に撮像軸があり、互いの撮像軸は直角な関係に配置されて両偏波保持光ファイバ６１・６２の端部を光ファイバ６１・６２の側面から撮像する撮像装置、７３は撮像装置７１の対物レンズ７１’を駆動するための焦点合せ左モータ、７４は撮像装置７２の対物レンズ７２’を駆動するための焦点合せ右モータ、７５は中央演算装置（ＣＰＵ）である。

７６はＣＰＵ７５の制御により把持回転具６９を駆動する把持回転ドライバであり、ＣＰＵ７５の制御により偏波保持光ファイバ６１の端部を把持したり、それを開放したり、Ｚ軸方向に前進後退したり、また偏波保持光ファイバ６１の軸心（Ｚ軸）を中心として偏波保持光ファイバ６１を必要量回転させることができる。７７はＣＰＵ７５の制御により把持回転具７０を駆動する把持回転ドライバであり、ＣＰＵ７５の制御により偏波保持光ファイバ６２の端部を把持したり、それを開放したり、Ｚ軸方向に前進後退したり、また偏波保持光ファイバ６２の軸心（Ｚ軸）を中心として偏波保持光ファイバ６２を必要量回転させることができる。

７８、７９はそれぞれＣＰＵ７５の制御により左調心モータ６５・６６を必要量駆動させる左調心ドライバ、８０、８１はそれぞれＣＰＵ７５の制御により右調心モータ６７・６８を必要量駆動させる右調心ドライバ、８４はＣＰＵ７５の制御により焦点合せ左モータ７３を駆動して撮像装置７１の焦点合せをするための焦点合せ左ドライバ、８５はＣＰＵ７５の制御により焦点合せ左モータ７３を駆動して撮像装置７１の焦点合せをするための焦点合せ左ドライバ、８５、８６はフレームメモリ、８７はＣＰＵ７５の制御により撮像装置７１の画像信号をフレームメモリ８５に取り込むための画像取込制御器、８８はＣＰＵ７５の制御により撮像装置７２の画像信号をフレームメモリ８６に取り込むための画像取込制御器である。また、撮像装置７１、７２はその光軸がファイバを放電加熱するのに最適な位置、通常は放電電極(図示せず)の中点を通るように調整することが好ましい。

フレームメモリ８５・８６に取り込まれた画像信号は、ＣＰＵ７５により読み込まれて演算処理がなされ、前記各ドライバ等にフィードバックされ目的とする方向に各装置を制御する。

なお、Ｖ溝６３・６４、偏波保持光ファイバ６１・６２の端部を撮像する把持回転具６９・６６及びこれらに付随する各装置により、本発明のファイバ保持機構が構成されている。

また両撮像装置７１・７２は上述のように互いに直角となるように配置されているため、各撮像装置７１・７２で撮像された画像は、図３に示すように互いに９０度異なって表示部２３に画像表示される。本発明において、この互いに９０度異なる画像の一方をＰ画像、他方をＱ画像という。また、Ｐ画像の映像信号をＰ画像信号、Ｑ画像の映像信号をＱ画像信号という。ここで、複数の撮像装置は時間的に並列的に光ファイバのＸＹ軸（図５（Ｂ））の焦点合せを行えるものである。

以下、図２及び図３に基づき、前記実施例の各装置の動作を更に詳しく説明する。
図２のステップＰ１により両偏波保持光ファイバ６１・６２のそれぞれをＶ溝６３・６４に載置するとともに把持回転具６９・７０に把持させる。
次に図２のステップＰ２により本実施例における偏波保持光ファイバの融着接続装置の図示しない装置開始ボタンを押下する。

前記装置開始ボタンの押下により、ステップＰ３により、ＣＰＵ７５がフレームメモリ８５・８６のＰ画像信号及びＱ画像信号を取り込み、偏波保持光ファイバ６１・６２の端面が所定の間隔となるように両偏波保持光ファイバをＺ軸方向に移動させる。

ステップＰ４ではフレームメモリ８５・８６に取り込まれたＰ画像信号及びＱ画像信号を用いて、図３に示すように、偏波保持光ファイバ６１の軸心がＰ画像の中心線２３’及びＱ画像の中心線２３'と一致するように、ＣＰＵ７５がＶ溝６３を駆動制御する。即ち、ＣＰＵ７５は図３におけるＰ画像の偏波保持光ファイバ６１を下側に移動するように左調心モータ６６を駆動し、Ｑ画像の偏波保持光ファイバ６１を上側に移動するように左調心モータ６５を駆動して、偏波保持光ファイバ６１の軸心が両画像の中心線２３’となるように移動させる。

ステップＰ５では、Ｐ画像における偏波保持光ファイバ６１が最良となるように、ＣＰＵ７５が焦点を結ぶように左調心ドライバ８３に対して信号を送り焦点合せ左モータ７３を駆動する。

ステップＰ６では、ＣＰＵ７５がフレームメモリ８５を取り込み、Ｐ画像における偏波保持光ファイバ６１が顕著な偏波特性を示す画像、即ち、図７（Ｂ）に示すように、応力付与層とコアが一直線となる様に把持回転ドライバ７６に制御信号を発し、偏波保持光ファイバ６１をＺ軸方向に回転するように把持回転具６９を駆動する。

ステップＰ７では、前記ステップＰ４〜Ｐ６の調心、焦点合せ、Ｚ軸回転が合っているかをチェックし、異なっているときは再度ステップＰ４に戻り、再度制御し直す。合っているときはステップＰ１３に移る。

ステップＰ８ないしＰ１１はそれぞれステップＰ４ないしＰ７と同様の動作をするが、その対象はステップＰ４〜Ｐ７の偏波保持光ファイバ６１を対象とするのと異なり、偏波保持光ファイバ６２を対象とする点で異なっている。

即ち、ステップ８ではフレームメモリ８５・８６に取り込まれたＰ画像信号及びＱ画像信号を用いて、図３に示すように、偏波保持光ファイバ６１の軸心がＰ画像の中心線２３’及びＱ画像の中心線２３'と一致するように、ＣＰＵ７５がＶ溝６４を駆動制御する。即ち、ＣＰＵ７５は図３におけるＰ画像の偏波保持光ファイバ６２を上側に移動するように右調心モータ６８を駆動し、Ｑ画像の偏波保持光ファイバ６２を下側に移動するように右調心モータ６７を駆動して、偏波保持光ファイバ６２の軸心が両画像の中心線２３’となるように移動させる。

ステップＰ９では、Ｑ画像における偏波保持光ファイバ６２が最良の焦点を結ぶように、ＣＰＵ７５が右調心ドライバ８４に対して信号を送り焦点合せ右モータ７４を駆動する。

ステップＰ１０では、ＣＰＵ７５がフレームメモリ８６を取り込み、Ｑ画像における偏波保持光ファイバ６２が顕著な偏波特性を示す画像、即ち、図７（Ｂ）に示すように、応力付与層とコアが一直線となる様に把持回転ドライバ７７に制御信号を発し、偏波保持光ファイバ６２をＺ軸方向に回転するように７０を駆動する。

ステップＰ１１では、前記ステップＰ８〜Ｐ１０の調心、焦点合せ、Ｚ軸回転が合っているかをチェックし、異なっているときは再度ステップＰ８に戻り、再度制御し直す。合っているときはステップ１２に移る。

ステップＰ１２では、ＣＰＵ７５が把持回転ドライバ７７に制御信号を発し、偏波保持光ファイバ６２をＺ軸方向に必要量回転するように把持回転具７０を駆動する。即ち、両撮像装置７１・７２は互いに９０度異なるように配置されているため、それぞれの撮像装置７１・７２の撮像信号で偏波回転調整された両偏波保持光ファイバ６１・６２は互いに９０度異なるようにステップ１０において調整される。このため、互いの偏波保持光ファイバの偏波軸を一致させるようにするためには、このステップＰ１２において、偏波保持光ファイバ６２を９０度回転させる。また非偏光化させるためのデポラライザを構成するためには、偏波保持光ファイバ６２を４５度回転させる。またジャイロスコープ用の光ファイバコイルを製造するような場合には、このステップＰ１２を単にパスさせ、両偏波保持光ファイバの偏波面を互いに９０度のままにしておく。

ステップＰ１３ではステップＰ４〜Ｐ７の処理工程及びステップ８〜Ｐ１２の処理工程が共に終了していることを確認の後、従来の融着接続と同様に両偏波保持光ファイバ６１・６２の端面互いに接触させて、図示しない放電電極により放電アークを与え、両者を融着接続する。
その後は、必要に応じて従来と同様に接続光ファイバの検査やスクリーニング等を行う。また、本発明は必要に応じて従来例と同様に偏波面の光パワーモニタ等の機能が追加されても良い。

本実施例は上述のように、偏波保持光ファイバ６１と６２とをそれぞれ時間的に並列状態で調心を行うので、従来の一方が終了した後に他方を行うという時間的に直列的な方法に比較して短時間に調心を行うことができる。また、焦点合せ及びＺ軸方向の回転を時間的に並列に行うことにより更に処理時間を短縮させることができる。
（実施例２）

以下本発明の一実施例、通常の光ファイバの場合について説明する。
図１において把持回転具６９，７０の機能のうち回転機能および動作を省略し、ステップＰ６，ステップＰ１０での観察対象が応力付与部ではなくファイバコアである、通常の光ファイバ融着接続装置並びに光ファイバの融着接続方法。

以下本発明の一実施例を説明する。
図示しない通常の光ファイバは、コア部は光ファイバの略中心にあるのでＸ面及びＹ面から見た輝度分布は同じになるので光ファイバの回転が必要ないものである。

本実施例は上述のように、一対の通常の光ファイバを融着接続する際に、それぞれ時間的に並列状態で調心を行うので、従来の一方が終了した後に他方を行うという時間的に直列的な方法に比較して短時間に調心を行うことができる。

なお、コア部が扁平した、例えば断面が楕円状の場合には、図５の光ファイバ融着接続装置を用いＺ軸中心に回転させて楕円の長短の方向を観察可能であり、また、所定の回転角度で光ファイバを融着接続可能である。
（実施例３）

以下本発明の一実施例、通常の光ファイバにおいてコア部に偏心がある場合について説明する。
図９に説明のため極端に偏心したコア部５２を有する光ファイバ５１（以後、コア偏心光ファイバという）を示す。

このコア偏心光ファイバは、Ｘ面の輝度分布の図９（Ｃ）とＹ面の輝度分布の図９（Ａ）が異なって観察されるので、Ｘ面の輝度分布および／又はＹ面の輝度分布を観察して、本発明の図５に示す光ファイバを回転させる機能を有する光ファイバ融着接続装置を用いてコア偏心光ファイバを回転させ、コア部５２を所定の位置、例えば、Ｘ軸とＹ軸が直交する点、あるいは放電による加熱溶融が最適な領域に入るような位置等に移動することができる。

本実施例は上述のように、少なくとも一方がコア偏心光ファイバであっても融着接続を可能とするものである。また、融着接続装置は上述のようにそれぞれ時間的に並列状態で調心を行うので、従来の一方が終了した後に他方を行うという時間的に直列的な方法に比較して短時間に調心を行うことができる。また、焦点合せ及びＺ軸方向の回転を時間的に並列に行うことにより更に処理時間を短縮させることができる。

次に、その他の例として、融着接続される両光ファイバの種類が、例えば、希土類のドープ量、屈折率、構造(断面)、モードフィールド径（MFD：mode field diameter）、コア径等が異なっている場合にも、少なくともＸＹＺ軸方向に稼動する構造の光ファイバ融着接続装置によりそれぞれの光ファイバを時間的に並列的に調心して融着接続できる。

また、両光ファイバの光軸は必ずしも一致していない場合も融着接続してもよい。
さらに、任意の位置に光軸をずらして両光ファイバを融着接続してもよい。

また、偏波保持光ファイバは、楕円型やボータイ型等に適用してもよい。
これらの偏波保持光ファイバは、図７や図８と同じように輝度分布と撮像の関係を予め求めておけば応力付与部の位置が判別可能となるので、各種偏波保持ファイバを所定の角度に回転させ融着接続を可能とするものである。

本発明の一実施例を示す要部電気回路図。 本発明の一実施例における動作流れ図。 本発明の一実施例におけるモニタ画像を示す説明図。 従来の一例におけるモニタ画像を示す説明図。 従来の一例における融着接続装置の概略を示す説明図。 従来の一例における接続方法の流れ図。 光ファイバ側面の輝度分布と撮像との関係を示す一般的な模式図。 光ファイバが観察面からθ角度ずれたときの輝度分布を示す輝度分布図。 コア部が偏心した光ファイバの観察面から輝度分布を示す輝度分布図。

符号の説明

６１ 光ファイバ
６２ 光ファイバ
６３ 溝
６４ 溝
６５ 左調心モータ
６６ 左調心モータ
６７ 右調心モータ
６８ 右調心モータ
６９ 把持回転具
７０ 把持回転具
７１ 撮像装置
７１’ 対物レンズ
７２ 撮像装置
７２’ 対物レンズ
７３ 左モータ
７４ 右モータ
７６ 把持回転ドライバ
７７ 把持回転ドライバ
８３ 左調心ドライバ
８６ 右調心ドライバ
８４ フレームメモリ
８６ フレームメモリ

Claims (16)

1. 対向する一対の光ファイバの端部が、少なくとも該光ファイバの軸心に沿った方向に垂直な平面に沿う方向であって互いに直角の関係にある２方向に移動可能なファイバ保持機構によって保持され、
   前記両光ファイバを少なくとも前記２方向に移動させて所定の位置に配置された前記両光ファイバの端部を加熱溶融して両光ファイバを一体に接続する光ファイバの融着接続装置において、
   前記一対の光ファイバの端部を側面から撮像するように配置された２つの撮像装置が互いに撮像軸を前記２方向に沿うよう配置され、
   前記２つの撮像装置が時間的に並列的に光ファイバの焦点合せを行い、
   前記一対の光ファイバの軸心が撮像装置の画像の中心線となるように制御する光ファイバの前記２方向の移動を、各々の光ファイバについて時間的に並列的に行うことを特徴とする光ファイバの融着接続装置。
2. 前記一対の光ファイバのうち一方の光ファイバの移動および焦点合せを前記２つの撮像装置のうち一方の撮像装置の信号に基づいて行い、前記一対の光ファイバのうち他方の光ファイバの移動および焦点合せを前記２つの撮像装置のうち他方の撮像装置の信号に基づいて行うことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの融着接続装置。
3. 前記一対の光ファイバの軸心を中心とする各光ファイバの回転を、各々の光ファイバについて時間的に並列的に行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光ファイバの融着接続装置。
4. 前記一対の光ファイバが、互いの種類が異なっていることを特徴とする請求項１乃至請
   求項３の何れか１に記載の光ファイバの融着接続装置。
5. 前記一対の光ファイバの少なくとも一方が偏波保持光ファイバであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１に記載の光ファイバの融着接続装置。
6. 一方の偏波保持光ファイバの軸心を中心とする該一方の偏波保持光ファイバの回転を前記２つの撮像装置のうち一方の撮像装置の信号に基づいて行い、他方の偏波保持光ファイバの軸心を中心とする該他方の偏波保持光ファイバの回転を前記２つの撮像装置のうち他方の撮像装置の信号に基づいて行うことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバの融着接続装置。
7. 偏波保持光ファイバの軸心を中心とする該偏波保持光ファイバの回転はコアと応力付与層とを結ぶ線が撮像軸と平行になるように回転させることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバの融着接続装置。
8. 両偏波保持光ファイバについて各偏波保持光ファイバの軸心を中心とする回転が行われた後、少なくとも一方の偏波保持光ファイバについてその軸心を中心とする回転を所定角度行うことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の偏波保持光ファイバの融着接続装置。
9. 対向する一対の光ファイバの端部が、少なくとも該光ファイバの軸心に沿った方向に垂直な平面に沿う方向であって互いに直角の関係にある２方向に移動可能なファイバ保持機構によって保持され、
   前記両光ファイバを少なくとも前記２方向に移動させて所定の位置に配置された前記両光ファイバの端部を加熱溶融して両光ファイバを一体に接続する光ファイバの融着接続装置において、
   前記一対の光ファイバの端部を側面から撮像するように配置された２つの撮像装置が互いに撮像軸を前記２方向に沿うよう配置され、
   前記２つの撮像装置が時間的に並列的に光ファイバの焦点合せを行い、
   前記一対の光ファイバの軸心が撮像装置の画像の中心線となるように制御する光ファイバの前記２方向の移動を、各々の光ファイバについて時間的に並列的に行うことを特徴とする光ファイバの融着接続方法。
10. 前記一対の光ファイバのうち一方の光ファイバの移動および焦点合せを前記２つの撮像装置のうち一方の撮像装置の信号に基づいて行い、前記一対の光ファイバのうち他方の光ファイバの移動および焦点合せを前記２つの撮像装置のうち他方の撮像装置の信号に基づいて行うことを特徴とする請求項９に記載の光ファイバの融着接続方法。
11. 前記一対の光ファイバの軸心を中心とする該光ファイバの回転を、各々の光ファイバについて時間的に並列的に行うことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の光ファイバの融着接続方法。
12. 前記一対の光ファイバが、互いの種類が異なっていることを特徴とする請求項９乃至
    請求項１１の何れか１に記載の光ファイバの融着接続方法。
13. 前記一対の光ファイバの少なくとも一方が偏波保持光ファイバであることを特徴とする請求項９乃至請求項１２の何れか１に記載の光ファイバの融着接続方法。
14. 一方の偏波保持光ファイバの軸心を中心とする該一方の偏波保持光ファイバの回転を前記２つの撮像装置のうち一方の撮像装置の信号に基づいて行い、他方の偏波保持光ファイバの軸心を中心とする該他方の偏波保持光ファイバの回転を前記２つの撮像装置のうち他方の撮像装置の信号に基づいて行うことを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバの融着接続方法。
15. 偏波保持光ファイバの軸心を中心とする該偏波保持光ファイバの回転はコアと応力付与層とを結ぶ線が撮像軸と平行になるように回転させることを特徴とする請求項１４に記載の光ファイバの融着接続方法。
16. 両偏波保持光ファイバについて各偏波保持光ファイバの軸心を中心とする回転が行わ
    れた後、少なくとも一方の偏波保持光ファイバについてその軸心を中心とする回転を所定角度行うことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の偏波保持光ファイバの融着接続方法。

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