JPH0228605A

JPH0228605A - 光ファイバ融着接続方法

Info

Publication number: JPH0228605A
Application number: JP17884788A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Oda; 敬治織田; Makoto Miyake; 三宅　真
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1988-07-18
Filing date: 1988-07-18
Publication date: 1990-01-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ｒ産業上の利用分野Ｊ本発明は放電手段を介して光ファイバ相互を長平方向に
融着接続する方法に関する。

ｒ従来の技術」一般に、石英系の光ファイバ相互をスプライシング接続
するとき、放電熱を利用した融着接続が多用されている
。

放電による光ファイバ融着接続では、光ファイバ相互の
接続ロスをできるだけ小さくするため、放電の状態を調
整しなければならない。

かかる放電調整に際しては、一方の光ファイバにＬＥＤ
　、　ＬＤなどの光源を、他方の光ファイバに光パワー
検出系をそれぞれ接続しておき、かつ、接続すべき光フ
ァイバ相互にわたって光を通しながら、光ファイバ融着
接続を数回となく試行し、この際、光パワーに依存した
光ファイバ相互の接続ロスを光パワー検出系によりモニ
タして、接続ロスが最小となるよう、放電の強さ、放電
電極の位置などを最適条件に保持したり、放電電極を交
換する。

放電電極を交換する理由は、電極消耗、電極汚染（不純
物付着）により、その放電特性が劣化するからである。

ｒ発明が解決しようとする課題Ｊ上述した従来技術の場合、接続ロスを検出するための準
備、放電の調整に多くの手数、時間を要するので、たと
えば、設備条件、環境条件の悪い現場において、これら
の作業を行なうには、かなりの困難がともなう。

したがって、多くの場合、標準仕様で組み立てられたて
放電融着装置をそのまま用い、光ファイバ相互を融着接
続しているのが現状である。

しかし、かかる場合は、光ファイバ融着接続時の放電融
着装置による放電の状態が、個々の接続ケースに適した
ものであるか否かが不明であり、その接続完了後の光学
的検査手段により接続ロスが測定されて、はじめて、当
該接続の適否が判定されるので、接続ミスの発生率が高
くなる。

しかも、放電の状態が、気圧、湿度などの現場環境に影
響され、放電電極の消耗とか、シリカなどの不純物の付
着によっても変化するので、かりに、既成の検査手段が
現場での接続作業に採用できたとしても、これらの影響
をも考慮して放電の状態を適切に調整するのは技術的に
むずかしい。

本発明は上述した課題に鑑み、光ファイバ融着接続時の
放電の状態が、光学系による撮像手段とその画像信号を
処理する手段とを介して簡易かつ適切に調整することの
できる方法を提供しようとするものである。

「課題を解決するための手段Ｊ本発明は所期の目的を達成するため、互いに対向して配
置された光ファイバ端部相互に、対をなす放電電極から
の放電熱を与えて、これら光ファイバ端部を互いに融着
接続する方法において、上記放電電極による放電時、上
記光ファイバ端部相互の融着部分を光学系により撮像す
るとともに、その画像信号を画像処理系に入力して、光
ファイバ端部相互にわたる輝度分布を測定し、かつ、そ
の測定結果に基づいて、光ファイバ端部相互に対する放
電の強さ、放電の位置を調整することを特徴とする。

ｒ作用ｊ放電熱を利用して、光ファイバ端部相互を融着接続する
とき、放電の強さ、放電の位置が接続の成否を決める重
要な要素となり、これらが接続ロスに大きな影響を与え
る。

たとえば、放電の強さが過大なとき、光ファイバ端部相
互が必要以上に溶けてしまい、逆に、放電の強さが不足
するときは、光ファイバ端部相互の溶融不足により融着
一体化が困難となるので、いずれの場合も、良好な融着
接続を期することができず、光ファイバの接続ロスが大
きくなる。

しかも、個々の接続ケースにおいて光ファイバの材質（
軟化温度）が異なり、放電電極の状態（消耗の度合、汚
染の状況）も変化するから、既述の通り、放電調整がむ
ずかしい。

放電の位置が適切でない場合も、光ファイバ端部相互に
放電熱が均等に供与されず、たとえば、一方の光ファイ
バ端部には放電熱不足、他方の光ファイバ端部には放電
熱過剰が生じるので、上記と同様の事態が生じる。

本発明方法の場合、以下の理由により、接続ロスの小さ
い光ファイバ融着接続を行なうことができる。

放電手段を介して光ファイバ端部相互を融着接続すると
き、放電の強さ、放電の位置は、放電の輝度分布から判
明する。

したがって、放電電極による放電時、光ファイバ端部相
互の融着部分を光学系により撮像するとともに、その画
像信号を画像処理系に入力して、光ファイバ端部相互に
わたる輝度分布を測定し、その測定結果に基づいて、光
ファイバ端部相互に対する放電の強さ、放電の位置を最
適条件に調整すればよく、かくて、接続ロスの小さい光
ファイバ融着接続を行なうことができる。

なお、接続ロスを小さくすることのできる放電の強さ、
放電の位置は、光ファイバ端部相互と対応させてあらか
じめ求めておけばよく、これを基準値とする。

ｒ実　施　例Ｊはじめ、本発明方法の実施に用いられる光ファイバ融着
接続手段の一例を、第１図に基づいて説明する。

第１図において、接続すべき一対の多心被覆光ファイバ
１０．２０はテープ型からなる。

両多心被覆光ファイバ１０．２０は、公知ないし周知の
被覆除去処理、光ファイバ切断処理により端末処理され
、かかる端末処理により、該各多心被覆光ファイバ１０
．２０の端部から各光ファイバ１１〜１５．２１〜２５
がそれぞれ所定長さだけ引き出されている。

第１図において、対をなすセット台３０．３１は、互い
に対向して相対移動自在なるよう配置されており、これ
らセット台３０．３１も、公知ないし周知のものが採用
されている。

すなわち、両セット台３０．３１は、これらの上面に各
光ファイバ１１〜１５．２１〜２５の端部を嵌めこむた
めの互いに平行した複数のＶ溝を有し、その上面に光フ
ァイバ抑止用の押止部材（図示せず）が備えられている
。

しかも、両セット台３０．３１は、互いに接近離遠する
方向、すなわち、左右方向へ相対移動自在なるよう、図
示しない移動機構により支持され、かくて、両セット台
３０．３１の相対間隔が調整できるようになっている。

第１図において、対をなす放電電極４０．４１は、両セ
ット台３０．３１の配列方向（左右方向）と直交してこ
れらセット台３０．３１間を通る線分、すなわち、前後
方向の線分上に、互いに対向して配置されている。

これら放電電極４０．４１は、上下、左右、前後の各方
向へ移動調整自在なるよう、移動調整手段を備えた電極
ホルダ（図示せず）を介して支持されており、かつ、所
定の放電回路装置（図示せず）に接続されている。

第１図に示した光学系５０は、両セット台３０．３１の
対向部間にあって、当該両セット台３０．３１よりも上
位に位置する光源５１と、同じく、両セット台３０．３
１の対向部間にあって、当該両セット台３０．３１より
も下位に位置する対物レンズ５２と、その対物レンズ５
２の下位にあって、当該対物レンズ５２の焦点距離に位
置するＣＣＤカメラ５３とを備えてなり、かつ、上下方
向の光軸上に並ぶ光源５１、対物レンズ５２、ＣＣＤカ
メラ５３の配列状態が、適宜の手段で保持されている。

ＣＣＤカメラ５３は、ＣＣＤイメージセンサ５４を内蔵
している。

第１図に示した画像処理系８０は、光学系５０からの画
像信号を電気的ないし電子的に処理するための演算処理
機能を有し、かつ、所定の測定結果を表示するためのＴ
Ｖモニタを具備している。

かかる画像処理系６０は、光学系５０のＣＣＤカメラ５
３と相互に接続されている。

つぎに、本発明方法の実施に用いられる光ファイバ融着
接続手段の他側を、第２図に基づいて説明する。

第２図において、テープ型からなる一対の多心被覆光フ
ァイバ１０．２０は、前述したと同様に端末処理され、
該各多心被覆光ファイバ１Ｏ１２０の端部からは、各光
ファイバ１１〜１５．２１〜２５がそれぞれ所定長さだ
け引き出されている。

第２図において、機体３３は、前述したセット台移動機
構を内蔵し、かつ、前述した電極移動調整手段、放電回
路装置などを具備している。

対をなすセット台３０．３１、対をなす放電電極４０．
４１は、いずれも、機体３３上において所定の相対位置
を保持して配置されており、これらセット台３０．３１
、放電電極４０．４１を覆うように、機体３３上にはフ
ード３４が被されている。

フード３４の上には、光学系５０の一部を構成する顕微
鏡５５が搭載され、その顕微鏡５５には、Ｃ型のマウン
ト５Ｂを介して、光学系５０の他部を構成するＣＣＤカ
メラ５３が結合されている。

さらに、第２図において、光学系５０のＣＣＤカメラ５
３には、既述の画像処理系６０が接続されている。

第１図、第２図に例示した手段を介して本発明方法を実
施するとき、以下のようになる。

はじめ、両セット台３０．３１の各Ｖ溝内に、各多心被
覆光ファイバ１０．２０の端部から引き出された光ファ
イバ１１〜１５．２１〜２５の端部をそれぞれ嵌めこみ
、かつ、かかる嵌めこみ状態を保持して、これら光ファ
イバ端部を互いに対向させる。

つぎに、両セット台３０．３１を、これらが互いに接近
する方向へ相対移動させ、各光ファイバ１１〜１５．２
１〜２５の端面相互が所定の間隔となった時点で再放電
電極４０．４１による放電を開始する。

この際の放電熱により、各光ファイバ１１〜１５．２１
〜２５の端部が軟化ないし溶融され、かつ、相対移動す
る両セット台３０．３１の突合力を介して、該春光ファ
イバ１１〜１５．２１〜２５の端部が１＝１で融着接続
される。

本発明方法では、上述したようにして各光ファイバ１１
−１５．２１〜２５の端部相互を融着接続する際の放電
時、すなわち、再放電電極４０．４１を介して放電して
いるとき、これら光ファイバ端部相互の融着部分を光学
系５０により撮像するとともに、その画像信号を画像処
理系６０に入力する。

ちなみに、第１図の場合は、光源５１かもの光を必要に
応じて光ファイバ端部相互の融着部分に照射しておき、
かつ、各光ファイバ１１〜１５．２１〜２５の端部と該
各端部にわたる放電光など、これらを含めた画像を、光
学系５０の対物レンズ５２からＣＣＤカメラ５３に入射
させ（拡大投影）、かくて、光学系５０によりとらえた
上記画像の信号を画像処理系６０に入力する。

第２図の場合も、これとほぼ同様であり、上述した所要
の画像を、顕微鏡５５、ＣＣＤカメラ５３を備えた光学
系５０によりとらえて、その画像信号を画像処理系８０
に入力する。

画像信号が入力された画像処理系６０では、当該信号を
電気的、電子的に演算処理して、その画像各部の輝度を
読み取り、これをＴＶモニタに表示する。

このように、画像処理系６０を介して光ファイバ端部相
互にわたる輝度分布を測定した後は、その測定結果に基
づいて、光ファイバ端部相互に対する放電の強さ、放電
の位置を適切に調整する。

かくて、適切な放電状態が得られたとき、各光ファイバ
１１〜１５．２１〜２５の端部相互は、接続ロスの小さ
い融着接続状態となる。

つぎに、画像処理系ＢＯによる画像処理例について詳述
する。

第３図は、前述した光ファイバ融着部分の画像をＸＹ座
標上にあられす際の一例であり、同図のＸＹ座標におい
て、左上隅を（０，０）とし、右下隅を（５１２，４８
０）とした場合、光ファイバ融着部分の輝度分布は、　
５１２Ｘ４８０個の座標によりあられされる。

かかるＸＹ座標の各座標点の明るさは、２５６階調、す
なわち、８ビツトのメモリであらすことができる。

光ファイバ端部Ｆ１．　Ｆ２．放電時のアークＡｒｃが
あられれている第３図において、同図のサンプルライン
ＳＬ上における輝度分布をみると、第４図のようになり
、この際の明るさが飽和していると、第５図のようにな
る。

かかる輝度分布は、−例として、これを下記式（１）の
グラフにあてはめることができる。

ｙ＝ｃ−ｅｘｐ［−（ｘ−ａ）２／ｂ２１＋ｄ　＝（１
）式（１）中の各係数は、つぎの通りである（第４図参
照）。

ａ：放電中心線のＸ座標値ｂ＝放電の立ち上がり幅Ｃ：融着部分における輝度基底（ｂｏｔｔｏ■）から輝
度頂点（ｐｅａｋ）までのレベル差ｄ：上記基底の輝度Ｘ：融着部分における輝度のＸ座標値上記ａ　−ｄを実際に当てはめると、ａは放電の中心位
置に該当し、ｂは放電の幅すなわち光ファイバ端部相互
の加熱領域に該当し、Ｃは放電が強くなにしたがい大き
くなる加熱温度に該当し、ｄは光ファイバの未加熱領域
の輝度に該当する。

これらａ−ｄについては、光ファイバの融着接続におい
て、接続ロスが小さいときのデータ、すなわち、良好な
接続状態のときのデータを採取して、これを画像処理系
６０のＲＯＭに記憶させておき、かつ、所要の放電調整
に際しては、同様の手段で採取したａ−ｄの係数を上記
記憶データと比較して、放電の強さ、放電の位置を調整
する。

なお、第３図に示したｘＹ座標の大きさ（５１２゜４８
０）、２５６階調の輝度、ａ−ｃｉの値は、前述した光
学系５０、画像処理系６０の種類に応じて変更される。

第６図は、上記のようにして求められたａ−ｄにつき、
特にす、ｃと接続ロスとの関係を示したものである。

これまで、放電か弱すぎた場合、または、強すぎた場合
、光ファイバの接続ロスが大きくなることは経験的に知
られているが、第６図を参照して明らかなように、ａ値
がある範囲内のとき、たとえば、　２００≦Ｃ≦１０５
０のときは、光ファイバの接続ロスが改善されることが
わかる。

ｂ値は、ａ値が一定値以上のとき、はぼ一定となるが、
光ファイバ端部と放電電極との高さの違い（＝オフセッ
ト）により変化する。

したがって、当該す値は、光ファイバ端部相互を融着接
続する際、特に、多心の光ファイバ端部相互を融着接続
する際、上記オフセット調整の重要な目安となる。

光ファイバ融着部分の画像をモニタするとき、一般例で
は、画面中央の縦軸を放電の中心とみなし、当該縦軸を
基準にして、画面上の横軸である光ファイバの端面を位
置決めする。

すなわち、第３図を参照すれば、５１２／２−２５１３
のＸ座標点を通る縦軸を目標に、光ファイバの端面を位
置決めする。

しかし、実際には、放電電極の消耗、汚染などにより、
放電の中心が上記縦軸からずれるため、光ファイバ端部
相互への与熱の対称性が損なわれる。

それに対し、放電の中心軸を求め、その中心軸を中心に
して光ファイバ端部相互を互いに対向させると、すなわ
ち、ａ値を目標にして光ファイバ端面を位置決めすると
、放電による光ファイバ端部相互への与熱の対称性が得
られ、該春光ファイバ端部を均一に加熱することができ
る。

この場合、画像処理系６０が光ファイバの端面を認識し
て、その端面位置を決めているので、放電の中心をａ位
置に変更するだけでよい。

上述した輝度パターンは、前記式（１）に代え、下記式
（２）に示す三次関数で近似させることもできる。

１ｍＰｘ３　＋Ｑｘ２　＋ｒｘ＊Ｓ・φ拳−・（２）式
（２）中における各係数Ｐ、　Ｑ、　　ｒ、　Ｓは、輝
度パターンの数値を少なくとも４点読みとることにより
求めることができる。

要するに、ａ−ｄに相当する係数を求めればよく、これ
以外の近時間数も、許容誤差の範囲内ならば、もちろん
採用することができる。

その他、本発明方法において、前述したセット台移動機
構、電極移動調整手段、放電回路装置などの制ｍ盤を構
成しておき、前記画像処理系６０からの制御信号を当該
制御盤に入力して、これら機構、装置、手段を制御する
ことにより、いわゆるコンピュータ制御による光ファイ
バ融着接続の自動化が確立する。

「発明の効果Ｊ以上説明した通り、本発明に係る光ファイバ融着接続方
法によれば、光ファイバ融着接続時の放電の状態が、所
定の光学系、画像処理系を介して簡易かつ適切に調整す
ることができ、接続ロスの小さい光ファイバ接続部が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ファイバ融着接続方法の一実施
例を略示した斜視図、第２図は本発明に係る光ファイバ
融着接続方法の他実施例を略示した正面図、第３図は本
発明において光ファイバ融着部分の画像を模写して示し
たＸＹ［標図、第４図、第５図は本発明において光ファ
イバ端部に沿う輝度分布を各種例示した説明図、第６図
は本発明において輝度分布を解析して得た特定の係数と
光ファイバ接続ロスとの関係を示した説明図である。１０・・・・・・多心被覆光ファイバ１１・・・・・・光ファイバ１２・・・・・・光ファイバ１３・・・・・・光ファイバ１４・・・・・・光ファイバ１５・・・・・・光ファイバ２０・・・・・・多心被覆光ファイバ２１・・・・・・光ファイバ２２・・・・・・光ファイバ２３・・・・・・光ファイバ２４・・・・・・光ファイバ２５・・・・・・光ファイバ３０・・・・・・光ファイバ端部のセット台３１・・・
・・・光ファイ／＜一端部のセット台４０・・・・・・
放電電極４１・・・・・・放電電極５０・・・・・・光学系５１・・・・・・光学系の光源５２・・・・・・光学系の対物レンズ５３・・・・・・光学系のＣＣＤカメラ５４・・・・・
・ＣＣＤイメージセンサ６０・・・・・・画像処理系

Claims

【特許請求の範囲】

互いに対向して配置された光ファイバ端部相互に、対を
なす放電電極からの放電熱を与えて、これら光ファイバ
端部を互いに融着接続する方法において、上記放電電極
による放電時、上記光ファイバ端部相互の融着部分を光
学系により撮像するとともに、その画像信号を画像処理
系に入力して、光ファイバ端部相互にわたる輝度分布を
測定し、かつ、その測定結果に基づいて、光ファイバ端
部相互に対する放電の強さ、放電の位置を調整すること
を特徴とする光ファイバ融着接続方法。