JPH10274723A - 単一ファイバー接合のための自動電流選定方法および装置 - Google Patents
単一ファイバー接合のための自動電流選定方法および装置Info
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- JPH10274723A JPH10274723A JP10033113A JP3311398A JPH10274723A JP H10274723 A JPH10274723 A JP H10274723A JP 10033113 A JP10033113 A JP 10033113A JP 3311398 A JP3311398 A JP 3311398A JP H10274723 A JPH10274723 A JP H10274723A
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/66—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
- G01N21/67—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence using electric arcs or discharges
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
- G02B6/2551—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単一ファイバーを互いに接合する際に用いら
れる最適な溶融電流を決定するための、簡単な構造を有
し、商業上活用できる接合装置に容易に組み込むことが
可能となる、方法および装置を提供する。 【解決手段】 ２つの光ファイバーの端部を互いに溶接
する際に用いられる最適な溶融電流を決定するために、
溶接電極間の電流によってファイバーを加熱する際に、
ファイバーから発光する光の強度を測定する。これらの
電流は、最適な溶融電流が収まるべき電流範囲をかなり
下回った電流値となるよう選択する。測定した光の強度
値といくつかの異なる設定電流との間の関係から、関数
的な関係が得られ、この関係を用いて、実際の溶接処理
の間に望まれる適切なものとなるより高い光度を生み出
す電流強度を求めるための外挿計算を行う。
れる最適な溶融電流を決定するための、簡単な構造を有
し、商業上活用できる接合装置に容易に組み込むことが
可能となる、方法および装置を提供する。 【解決手段】 ２つの光ファイバーの端部を互いに溶接
する際に用いられる最適な溶融電流を決定するために、
溶接電極間の電流によってファイバーを加熱する際に、
ファイバーから発光する光の強度を測定する。これらの
電流は、最適な溶融電流が収まるべき電流範囲をかなり
下回った電流値となるよう選択する。測定した光の強度
値といくつかの異なる設定電流との間の関係から、関数
的な関係が得られ、この関係を用いて、実際の溶接処理
の間に望まれる適切なものとなるより高い光度を生み出
す電流強度を求めるための外挿計算を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極間に発生した
放電アークを用いて単一ファイバー間を接合する際に用
いられる、最適な溶融電流を決定する方法および装置に
関する。
放電アークを用いて単一ファイバー間を接合する際に用
いられる、最適な溶融電流を決定する方法および装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】電極間に発生する放電アークを用いて光
ファイバーを溶融接合する際に、最善の方法で選択され
る最も重要となるパラメータの一つは、アーク中の電極
間に流れる電極電流すなわち溶融電流である。低損失特
性を持ち十分な強度を備えた接合点を得て、接合点の光
損失を正確に評価するためには、電極電流を正確に決定
する必要がある。この課題については、ＩＥＥＥの文献
ダブリュー．ツェン“光ファイバー接合のためのアーク
溶融のリアルタイム制御”、アイ・イー・イー・イー
光ファイバー利用技術ジャーナル、１１巻、４号、５４
８−５５３ページ（Ｗ．Ｚｈｅｎｇ，“Ｒｅａｌ ｔｉ
ｍｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａｒｃ ｆｕｓｉｏｎ
ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｓｐｌｉｃｉｎ
ｇ” ＩＥＥＥ Ｊ． ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ．１１， Ｎｏ． ４，
ｐｐ． ５４８−５５３”）が参考になる。
ファイバーを溶融接合する際に、最善の方法で選択され
る最も重要となるパラメータの一つは、アーク中の電極
間に流れる電極電流すなわち溶融電流である。低損失特
性を持ち十分な強度を備えた接合点を得て、接合点の光
損失を正確に評価するためには、電極電流を正確に決定
する必要がある。この課題については、ＩＥＥＥの文献
ダブリュー．ツェン“光ファイバー接合のためのアーク
溶融のリアルタイム制御”、アイ・イー・イー・イー
光ファイバー利用技術ジャーナル、１１巻、４号、５４
８−５５３ページ（Ｗ．Ｚｈｅｎｇ，“Ｒｅａｌ ｔｉ
ｍｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａｒｃ ｆｕｓｉｏｎ
ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｓｐｌｉｃｉｎ
ｇ” ＩＥＥＥ Ｊ． ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ．１１， Ｎｏ． ４，
ｐｐ． ５４８−５５３”）が参考になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】異なる製造元からのフ
ァイバー、単一モードやマルチモードといった異なる目
的のために製造されたファイバー、チタンや炭素をコー
ティングするといった異なる処理を用いた製造方法を経
たファイバー等は、各々異なる溶融電流を必要とするこ
とが多い。同一種類のファイバーであっても、溶接処理
が施される場所の標高が１００ｍから５０００ｍに変化
すると大気圧の差によって、溶融電流は７０％まで増加
させなければならない。さらに、多数回の接合処理の後
では、シリカ製のファイバーから蒸発した粒子が、溶融
接合に用いられる電極の表面に徐々に堆積するために、
溶接電極の条件を変えるために溶融電流を再調整しなけ
ればならないことが多々ある。適切な溶融電流を求める
ために、文献ジー．キス“外部プラントにおける高収率
溶融接合：電極状態の監視のためのファイバーメルトバ
ック”、米国ファイバーオペレーション工学会議、デン
バー、米国、１９９６年９月（Ｇ． Ｋｉｓｓ， ”Ｈ
ｉｇｈ ｙｉｅｌｄ ｆｕｓｉｏｎ Ｓｐｌｉｃｉｎｇ
ｉｎ ｔｈｅ ｏｕｔｓｉｄｅ ｐｌａｎｔ： ｕｓ
ｉｎｇ ｆｉｂｅｒ ｍｅｌｔｂａｃｋ ｔｏ ｍｏｎ
ｉｔｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ”
Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，
Ｄｅｎｖｅｒ，ＵＳＡ，Ｓｅｐｔ． １９９６）に掲載
され、よく知られている再溶融方式を始めとして、大気
圧センサを用いた方式、スウェーデン特許第９５０１５
８９−７号「オフセット接合方法式による光ファイバー
接合のための自動溶融温度制御」に開示されているオフ
セット接合方式等、多様な異なる方法が開発されてき
た。本発明の目的は、単一ファイバーを互いに接合する
際に用いられる最適な溶融電流を決定するための、簡単
な構造を有し、商業上活用できる接合装置に容易に組み
込むことが可能となる、方法および装置を提供すること
にある。
ァイバー、単一モードやマルチモードといった異なる目
的のために製造されたファイバー、チタンや炭素をコー
ティングするといった異なる処理を用いた製造方法を経
たファイバー等は、各々異なる溶融電流を必要とするこ
とが多い。同一種類のファイバーであっても、溶接処理
が施される場所の標高が１００ｍから５０００ｍに変化
すると大気圧の差によって、溶融電流は７０％まで増加
させなければならない。さらに、多数回の接合処理の後
では、シリカ製のファイバーから蒸発した粒子が、溶融
接合に用いられる電極の表面に徐々に堆積するために、
溶接電極の条件を変えるために溶融電流を再調整しなけ
ればならないことが多々ある。適切な溶融電流を求める
ために、文献ジー．キス“外部プラントにおける高収率
溶融接合：電極状態の監視のためのファイバーメルトバ
ック”、米国ファイバーオペレーション工学会議、デン
バー、米国、１９９６年９月（Ｇ． Ｋｉｓｓ， ”Ｈ
ｉｇｈ ｙｉｅｌｄ ｆｕｓｉｏｎ Ｓｐｌｉｃｉｎｇ
ｉｎ ｔｈｅ ｏｕｔｓｉｄｅ ｐｌａｎｔ： ｕｓ
ｉｎｇ ｆｉｂｅｒ ｍｅｌｔｂａｃｋ ｔｏ ｍｏｎ
ｉｔｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ”
Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，
Ｄｅｎｖｅｒ，ＵＳＡ，Ｓｅｐｔ． １９９６）に掲載
され、よく知られている再溶融方式を始めとして、大気
圧センサを用いた方式、スウェーデン特許第９５０１５
８９−７号「オフセット接合方法式による光ファイバー
接合のための自動溶融温度制御」に開示されているオフ
セット接合方式等、多様な異なる方法が開発されてき
た。本発明の目的は、単一ファイバーを互いに接合する
際に用いられる最適な溶融電流を決定するための、簡単
な構造を有し、商業上活用できる接合装置に容易に組み
込むことが可能となる、方法および装置を提供すること
にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】２つの光ファイバーの両
端を互いに溶接するために、電極間に流すべき最適な溶
融電流の決定は、「ファイバーから発光する光の強度
は、溶接電極間の放電アーク中でファイバーを加熱する
際に用いられる電流に依存しており、溶接処理中のファ
イバー端部の温度は一定であると時にファイバー間の最
適な接合が得られ、これは標高等などの周囲状況に依ら
ない」という仮説に基づくものである。ファイバーから
放出される光の強度は、最適な溶融電流が収まるべき電
流範囲をかなり下回った電流を用いてファイバーが加熱
される時に、測定される。測定した光の強度値と異なる
加熱電流との間の関係から、関数的な関係が得られる。
この関係は、実際の溶接処理の間に望まれる適切な光の
強度に等しいより高い光の強度を生み出す電流強度を求
めるための外挿計算に用いられる。各々の接合処理で２
つのパラメータのみを測定すればよい指数関数型の関係
を適用することができ、これによれば、アーク中で加熱
するファイバーに対する２つの異なる電流のみで、最適
な溶融電流を決定することができる。この方式は、高度
な画像処理と論理、演算機能をもった自動接合装置に容
易に組み込むことができる。上記の方式を用いることに
よっても、再溶融方式のようにファイバーの端部が損傷
を受けることもなく、大気圧センサを用いた方法よりも
信頼性は高く、実際の接合操作に適用することは、オフ
セット方式に比べても格段に簡単なものとなる。本発明
の他の目的と利点は、以下の記述によって開示され、一
部は記述からあるいは発明の実施により判明するもので
ある。本発明の目的および利点は、付記した請求項で特
に示された方法、処理、手段および組み合わせによって
確認され得るものである。
端を互いに溶接するために、電極間に流すべき最適な溶
融電流の決定は、「ファイバーから発光する光の強度
は、溶接電極間の放電アーク中でファイバーを加熱する
際に用いられる電流に依存しており、溶接処理中のファ
イバー端部の温度は一定であると時にファイバー間の最
適な接合が得られ、これは標高等などの周囲状況に依ら
ない」という仮説に基づくものである。ファイバーから
放出される光の強度は、最適な溶融電流が収まるべき電
流範囲をかなり下回った電流を用いてファイバーが加熱
される時に、測定される。測定した光の強度値と異なる
加熱電流との間の関係から、関数的な関係が得られる。
この関係は、実際の溶接処理の間に望まれる適切な光の
強度に等しいより高い光の強度を生み出す電流強度を求
めるための外挿計算に用いられる。各々の接合処理で２
つのパラメータのみを測定すればよい指数関数型の関係
を適用することができ、これによれば、アーク中で加熱
するファイバーに対する２つの異なる電流のみで、最適
な溶融電流を決定することができる。この方式は、高度
な画像処理と論理、演算機能をもった自動接合装置に容
易に組み込むことができる。上記の方式を用いることに
よっても、再溶融方式のようにファイバーの端部が損傷
を受けることもなく、大気圧センサを用いた方法よりも
信頼性は高く、実際の接合操作に適用することは、オフ
セット方式に比べても格段に簡単なものとなる。本発明
の他の目的と利点は、以下の記述によって開示され、一
部は記述からあるいは発明の実施により判明するもので
ある。本発明の目的および利点は、付記した請求項で特
に示された方法、処理、手段および組み合わせによって
確認され得るものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、図を引用して、本発明の実
施例を説明する。 １．基本的な考え方 図１に、光ファイバーの自動接合装置の基本構成を示
す。光ファイバー１は、電極３の両点の間に位置する端
部領域を有する。この電極間には、ファイバー端部を加
熱するために電気的なグロー放電が発生され、この電気
的放電の強度は、電極３の間の電流強度により制御され
る。レンズ５によって表わされる光学システムは、例え
ば、ＣＣＤ素子を搭載している平板であるカメラ７の感
光領域へ、ファイバー端部を投影する。この種類の光フ
ァイバーの自動溶融接合装置では、感光領域からの電気
信号を処理し、これによって使用されるファイバー、お
よびファイバー位置決め装置を制御する接合処理を監視
するためのデジタル画像処理システムが設けられている
（図７参照）。このような自動光ファイバー接合装置の
画像処理システムは、以下の説明から明らかになるよう
に、ファイバー温度を監視し、溶融電流を制御するため
の最適な手段の一つである。光ファイバーが加熱される
時には、ファイバーから放出される熱放射は、ビデオカ
メラ（図１の参照番号７）を用いて観測され、接合装置
のデジタル画像処理システムを用いて解析される。例え
ば、ダブリュー．ツェン、オー、ハンテン、アール．リ
ランダー“エルビウム添加ファイバーの接合と接合損失
評価”、アイ・イー・イー・イー 光ファイバー利用技
術ジャーナル、１２巻、３号、４３０−４３５ページ
（Ｗ．Ｚｈｅｎｇ， Ｏ．Ｈｕｎｔｅｎ ａｎｄ Ｒ．
Ｒｙｌａｎｄｅｒ，“Ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ ｆｉ
ｂｅｒ ｓｐｌｉｃｉｎｇ ａｎｄ ｓｐｌｉｃｅ ｌ
ｏｓｓ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ”， ＩＥＥＥ Ｊ．
ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｖｏｌ． １２， Ｎｏ．３， ｐｐ． ４３０−４３
５， Ｍａｒｃｈ １９９４）に記されるものがある。
スプライシングの間は、加熱されたファイバーからの熱
放射率、あるいは発光強度は、ファイバー端部での温度
の関数となっている。これについては、片桐他“熱放射
を用いた添加物含有シリカファイバーの芯線の直接観察
方法”、エレクトロニクス アンド コミュニケション
イン ジャパン、７１巻、１１号、８５ページ、１９
９８年（Ｔ．Ｋａｔａｇｉｒｉ ｅｔ ａｌ．，“Ｄｉ
ｒｅｃｔ ｃｏｒｅ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｍｅｔ
ｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅｒｍａｌ ｒａｄｉａｔｉ
ｏｎ ｏｆ ｓｉｌｉｃａ ｆｉｂｅｒｓ ｗｉｔｈｄ
ｏｐａｎｔｓ”， Ｅｌｅｃ． ａｎｄ Ｃｏｍｍ．
ｉｎ Ｊａｐａｎ，Ｖｏｌ． ７１， Ｎｏ． １１，
ｐｐ−８５， １９９８）に示されるように、そこで
は、異なる溶融電流について、ファイバー軸に垂直な線
に沿った光の強度が図示されている。溶融電流と高度の
関係は、ピーク値検出、ファイバー部分あるいは全体の
平均値計算などのいくつかの異なる方法で測定すること
が可能である。
施例を説明する。 １．基本的な考え方 図１に、光ファイバーの自動接合装置の基本構成を示
す。光ファイバー１は、電極３の両点の間に位置する端
部領域を有する。この電極間には、ファイバー端部を加
熱するために電気的なグロー放電が発生され、この電気
的放電の強度は、電極３の間の電流強度により制御され
る。レンズ５によって表わされる光学システムは、例え
ば、ＣＣＤ素子を搭載している平板であるカメラ７の感
光領域へ、ファイバー端部を投影する。この種類の光フ
ァイバーの自動溶融接合装置では、感光領域からの電気
信号を処理し、これによって使用されるファイバー、お
よびファイバー位置決め装置を制御する接合処理を監視
するためのデジタル画像処理システムが設けられている
（図７参照）。このような自動光ファイバー接合装置の
画像処理システムは、以下の説明から明らかになるよう
に、ファイバー温度を監視し、溶融電流を制御するため
の最適な手段の一つである。光ファイバーが加熱される
時には、ファイバーから放出される熱放射は、ビデオカ
メラ（図１の参照番号７）を用いて観測され、接合装置
のデジタル画像処理システムを用いて解析される。例え
ば、ダブリュー．ツェン、オー、ハンテン、アール．リ
ランダー“エルビウム添加ファイバーの接合と接合損失
評価”、アイ・イー・イー・イー 光ファイバー利用技
術ジャーナル、１２巻、３号、４３０−４３５ページ
（Ｗ．Ｚｈｅｎｇ， Ｏ．Ｈｕｎｔｅｎ ａｎｄ Ｒ．
Ｒｙｌａｎｄｅｒ，“Ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ ｆｉ
ｂｅｒ ｓｐｌｉｃｉｎｇ ａｎｄ ｓｐｌｉｃｅ ｌ
ｏｓｓ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ”， ＩＥＥＥ Ｊ．
ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｖｏｌ． １２， Ｎｏ．３， ｐｐ． ４３０−４３
５， Ｍａｒｃｈ １９９４）に記されるものがある。
スプライシングの間は、加熱されたファイバーからの熱
放射率、あるいは発光強度は、ファイバー端部での温度
の関数となっている。これについては、片桐他“熱放射
を用いた添加物含有シリカファイバーの芯線の直接観察
方法”、エレクトロニクス アンド コミュニケション
イン ジャパン、７１巻、１１号、８５ページ、１９
９８年（Ｔ．Ｋａｔａｇｉｒｉ ｅｔ ａｌ．，“Ｄｉ
ｒｅｃｔ ｃｏｒｅ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｍｅｔ
ｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅｒｍａｌ ｒａｄｉａｔｉ
ｏｎ ｏｆ ｓｉｌｉｃａ ｆｉｂｅｒｓ ｗｉｔｈｄ
ｏｐａｎｔｓ”， Ｅｌｅｃ． ａｎｄ Ｃｏｍｍ．
ｉｎ Ｊａｐａｎ，Ｖｏｌ． ７１， Ｎｏ． １１，
ｐｐ−８５， １９９８）に示されるように、そこで
は、異なる溶融電流について、ファイバー軸に垂直な線
に沿った光の強度が図示されている。溶融電流と高度の
関係は、ピーク値検出、ファイバー部分あるいは全体の
平均値計算などのいくつかの異なる方法で測定すること
が可能である。
【０００６】図３には、７種類の異なるファイバーの種
類について、例えば、ファイバー軸に垂直な線に沿っ
て、ファイバー直径の約半分の幅を有するように取られ
たファイバーの中心領域での平均光の強度の測定値を、
溶融電流の関数として示されている。本グラフの横軸の
単位は、カメラシステムによって得られたグレースケー
ルで表わしている。光の強度値は、ファイバー中心部の
６９μｍの長さ（図２の−３０μｍから＋３０μｍ）を
有する垂直線の平均読み取り値によって計算される。図
３での略記／記号は、以下の意味をもつ。 ＳＭ：単一モードファイバー ＤＳ：分散シフト（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｓｈｉｆｔ
ｅｄ）ファイバー Ｔｉｔａｎｉｕｍ：チタンが被覆されたファイバー ＭＭ：マルチモードファイバー 本図より、取り込まれた画像の平均強度（最大強度では
ない）が１５０グレースケール（ＧＳ）を上回った時
に、カメラの自動ゲイン制御（ＡＧＣ）機能が働くこと
が明確に分かる。通常、もし一つの画像中の最大強度
が、２５５の異なるグレースケール値あるいは単位を有
する１６ビット解像度に対して、２００グレースケール
単位を上回るならば、このようなデジタルカメラのＡＧ
Ｃ機能が働き、取り込まれた画像の平均強度は減少す
る。このように、１６ビットカメラは、そのダイナミッ
クレンジを増加させることができる。
類について、例えば、ファイバー軸に垂直な線に沿っ
て、ファイバー直径の約半分の幅を有するように取られ
たファイバーの中心領域での平均光の強度の測定値を、
溶融電流の関数として示されている。本グラフの横軸の
単位は、カメラシステムによって得られたグレースケー
ルで表わしている。光の強度値は、ファイバー中心部の
６９μｍの長さ（図２の−３０μｍから＋３０μｍ）を
有する垂直線の平均読み取り値によって計算される。図
３での略記／記号は、以下の意味をもつ。 ＳＭ：単一モードファイバー ＤＳ：分散シフト（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｓｈｉｆｔ
ｅｄ）ファイバー Ｔｉｔａｎｉｕｍ：チタンが被覆されたファイバー ＭＭ：マルチモードファイバー 本図より、取り込まれた画像の平均強度（最大強度では
ない）が１５０グレースケール（ＧＳ）を上回った時
に、カメラの自動ゲイン制御（ＡＧＣ）機能が働くこと
が明確に分かる。通常、もし一つの画像中の最大強度
が、２５５の異なるグレースケール値あるいは単位を有
する１６ビット解像度に対して、２００グレースケール
単位を上回るならば、このようなデジタルカメラのＡＧ
Ｃ機能が働き、取り込まれた画像の平均強度は減少す
る。このように、１６ビットカメラは、そのダイナミッ
クレンジを増加させることができる。
【０００７】ＡＧＣが働く前の領域では、加熱されたフ
ァイバーの平均光の強度Ｉと溶融電流ｉとの間の関係
は、次式により近似的に表わされる。
ァイバーの平均光の強度Ｉと溶融電流ｉとの間の関係
は、次式により近似的に表わされる。
【数７】 Ｉ＝Ａ ｅｘｐ［α（ｉ−ｉ0 ）2 ］ （１） ここで、振幅Ａは、画像処理システムの特性に関連した
値であり、減衰率αおよび初期電流ｉ0 は、ファイバー
種類に関連した値である。これらの係数は、式（１）を
測定データに対して曲線をあてはめること（カーブフィ
ッティング）により決定することができる。これによ
り、係数αとＡは、７種類のファイバー全てについて、
ファイバー種類に依存しないことが判明する。測定に用
いたテストシステムでは、減衰率αの０．０３と、振幅
Ａの１８の値は、すべてのファイバー種類に一貫して有
効である。初期電流ｉ0 は、唯一、ファイバー種類に依
存した値である。式（１）と測定データの間のカーブフ
ィッティングによって決定されたこれらのパラメータ値
を、７種類のファイバーについてまとめたものを表１に
示す。
値であり、減衰率αおよび初期電流ｉ0 は、ファイバー
種類に関連した値である。これらの係数は、式（１）を
測定データに対して曲線をあてはめること（カーブフィ
ッティング）により決定することができる。これによ
り、係数αとＡは、７種類のファイバー全てについて、
ファイバー種類に依存しないことが判明する。測定に用
いたテストシステムでは、減衰率αの０．０３と、振幅
Ａの１８の値は、すべてのファイバー種類に一貫して有
効である。初期電流ｉ0 は、唯一、ファイバー種類に依
存した値である。式（１）と測定データの間のカーブフ
ィッティングによって決定されたこれらのパラメータ値
を、７種類のファイバーについてまとめたものを表１に
示す。
【０００８】
【表１】 カーブフィッティングにより得られたパラメータを用い
て計算された曲線（１）と４種類のファイバーについて
の実測値との間の比較を図４に示す。ここでは、光の強
度を、用いた溶融電流の関数として描いており、異なる
点記号は測定値を表わし、グラフは計算により選られた
曲線を表わしている。ＡＧＣが動作する前、すなわち、
用いたシステムでは、光の強度が１６０グレースケール
単位を下回る場合には、計算値と実測値の間に良好な一
致が見られる。表１の７種類のファイバーについての、
溶融電流と平均光の強度との間を計算により求めた関係
を図５に示す。全ての種類のファイバーについて、光の
強度が垂直の点線で示したしきい値に達した時に、最適
な溶融電流が得られる。
て計算された曲線（１）と４種類のファイバーについて
の実測値との間の比較を図４に示す。ここでは、光の強
度を、用いた溶融電流の関数として描いており、異なる
点記号は測定値を表わし、グラフは計算により選られた
曲線を表わしている。ＡＧＣが動作する前、すなわち、
用いたシステムでは、光の強度が１６０グレースケール
単位を下回る場合には、計算値と実測値の間に良好な一
致が見られる。表１の７種類のファイバーについての、
溶融電流と平均光の強度との間を計算により求めた関係
を図５に示す。全ての種類のファイバーについて、光の
強度が垂直の点線で示したしきい値に達した時に、最適
な溶融電流が得られる。
【０００９】図５に示した計算により求めた関係につい
て、最適な溶融電流（ＯＶＤでは１６ｍＡ、ＭＣＶＤで
は１５．５ｍＡ、マルチモードファイバーでは１３．５
ｍＡ、シリカコアファイバーでは１６．５ｍＡ）が、ほ
ぼ同一の、約３００グレースケール単位の光の強度Ｉth
で得られることが分かる。この現象は、あらかじめ定め
た光の強度しきい値を用いて、任意の高さの全ての種類
のファイバーについての最適な溶融電流を決定すること
ができることを示している。しかし、このしきい値は、
カメラのダイナミックレンジの制約から、物理的に実現
できるものではない場合がある。したがって、各接合に
対しては、溶融電流はかなり低めの値（例えば、１０ｍ
Ａ）から流し始め、少しずつ増加させることが可能であ
る。その間に、ファイバー端部の光の強度を実時間で測
定することができる。光の強度が所定のしきい値に達し
た段階で、溶融電流を一定に保ち、そのまま接合作業の
終了まで保持する。 しかし実際には、溶融時間は、複
数の測定を用いて溶融電流を増加させるのに要するほど
長くとることが許されない場合が多い。また、溶融電流
を高いレベルまで上昇させファイバーの一部がかなり明
るくなった時には、自動ゲイン制御（ＡＧＣ）が働いて
しまい、式（１）の関係が成立しなくなる場合もかなり
多い。したがって、正確な最終的な溶融電流を求めるた
めに、ファイバー輝度の低い段階でいくつかの溶融電流
のみを用いる方法が必要となる。これについて以下説明
する。
て、最適な溶融電流（ＯＶＤでは１６ｍＡ、ＭＣＶＤで
は１５．５ｍＡ、マルチモードファイバーでは１３．５
ｍＡ、シリカコアファイバーでは１６．５ｍＡ）が、ほ
ぼ同一の、約３００グレースケール単位の光の強度Ｉth
で得られることが分かる。この現象は、あらかじめ定め
た光の強度しきい値を用いて、任意の高さの全ての種類
のファイバーについての最適な溶融電流を決定すること
ができることを示している。しかし、このしきい値は、
カメラのダイナミックレンジの制約から、物理的に実現
できるものではない場合がある。したがって、各接合に
対しては、溶融電流はかなり低めの値（例えば、１０ｍ
Ａ）から流し始め、少しずつ増加させることが可能であ
る。その間に、ファイバー端部の光の強度を実時間で測
定することができる。光の強度が所定のしきい値に達し
た段階で、溶融電流を一定に保ち、そのまま接合作業の
終了まで保持する。 しかし実際には、溶融時間は、複
数の測定を用いて溶融電流を増加させるのに要するほど
長くとることが許されない場合が多い。また、溶融電流
を高いレベルまで上昇させファイバーの一部がかなり明
るくなった時には、自動ゲイン制御（ＡＧＣ）が働いて
しまい、式（１）の関係が成立しなくなる場合もかなり
多い。したがって、正確な最終的な溶融電流を求めるた
めに、ファイバー輝度の低い段階でいくつかの溶融電流
のみを用いる方法が必要となる。これについて以下説明
する。
【００１０】２．溶融電流の計算 表１から、全ての種類のファイバーについて、減衰率α
と振幅Ａは一定であることが分かる。これらの２つのパ
ラメータの値が事前に分かるならば、未知のパラメータ
は初期電流ｉ0 のみとなる。そこで、最適に選ばれた電
流について光の強度を一回だけ測定するだけで十分であ
り、次に、式（１）の光の強度関数は完全に既知とな
り、関係式（１）にしたがって高度Ｉthを与える電流値
を求めることによって、最適な溶融電流を決定すること
ができる。溶融電流の異なる値について少なくとも３回
の測定により、全てのパラメータα、Ａ、ｉ0 を決定す
ることができる。しかし、振幅Ａは、光学システム、例
えば、その輝度調節特性に直接関連することは明らかで
あり、もしなんらかの調整が異なる測定と接合処理の間
になされた場合には、振幅Ａは容易に変化する。このた
め、振幅Ａを常に一定に保つことは困難となる。しか
し、振幅Ａは、まずはじめにいくつかの電流値に対応し
た光の強度を測定し、次にそれに応じた接合のための溶
融電流を設定することからなる処理のために、変化しな
いようにすることが可能である。従って、振幅と初期電
流の２つのパラメータを決定することが常に必要とな
り、一方、減衰率の値は既知となっていることから、少
なくとも２つの測定が必要となる。
と振幅Ａは一定であることが分かる。これらの２つのパ
ラメータの値が事前に分かるならば、未知のパラメータ
は初期電流ｉ0 のみとなる。そこで、最適に選ばれた電
流について光の強度を一回だけ測定するだけで十分であ
り、次に、式（１）の光の強度関数は完全に既知とな
り、関係式（１）にしたがって高度Ｉthを与える電流値
を求めることによって、最適な溶融電流を決定すること
ができる。溶融電流の異なる値について少なくとも３回
の測定により、全てのパラメータα、Ａ、ｉ0 を決定す
ることができる。しかし、振幅Ａは、光学システム、例
えば、その輝度調節特性に直接関連することは明らかで
あり、もしなんらかの調整が異なる測定と接合処理の間
になされた場合には、振幅Ａは容易に変化する。このた
め、振幅Ａを常に一定に保つことは困難となる。しか
し、振幅Ａは、まずはじめにいくつかの電流値に対応し
た光の強度を測定し、次にそれに応じた接合のための溶
融電流を設定することからなる処理のために、変化しな
いようにすることが可能である。従って、振幅と初期電
流の２つのパラメータを決定することが常に必要とな
り、一方、減衰率の値は既知となっていることから、少
なくとも２つの測定が必要となる。
【００１１】このように、２つの異なる電流ｉ1 とｉ2
について２つの測定を行う。ここでは、ｉ1 ＜ｉ2 であ
る。２つの対応する強度Ｉ1 とＩ2 は、式（１）から、
次式で与えられる。
について２つの測定を行う。ここでは、ｉ1 ＜ｉ2 であ
る。２つの対応する強度Ｉ1 とＩ2 は、式（１）から、
次式で与えられる。
【数８】 Ｉ1 ＝Ａ ｅｘｐ［α（ｉ1 −ｉ0 ）2 ］ （２） そして、
【数９】 Ｉ2 ＝Ａ ｅｘｐ［α（ｉ2 −ｉ0 ）2 ］ （３） 式（２）、（３）より、次式が得られる。
【数１０】 さらに、式（２）から次式が得られる。
【数１１】 Ａ＝Ｉ1 ｅｘｐ［−αａ（ｉ1 −ｉ0 ）2 ］ （５）
【００１２】従って、ＡＧＣあるいはＣＣＤカメラのダ
イナミックレンジの制約から物理的には実現不可能な理
論上の強度しきい値について、ｉ1 、ｉ2 、Ｉ1 とＩ2
に関する関係式から、対応する電流ｉが次式によって得
られる。
イナミックレンジの制約から物理的には実現不可能な理
論上の強度しきい値について、ｉ1 、ｉ2 、Ｉ1 とＩ2
に関する関係式から、対応する電流ｉが次式によって得
られる。
【数１２】 式（４）、（５）を式（６）に代入することにより、次
式が得られる。
式が得られる。
【数１３】
【００１３】もし、ｉ1 ＋１＝ｉ2 となるように、すな
わち、高いほうの電流強度ｉ2 が低いほうの電流強度ｉ
1 より１ｍＡ大きいとした場合、次式（７）が得られ
る。
わち、高いほうの電流強度ｉ2 が低いほうの電流強度ｉ
1 より１ｍＡ大きいとした場合、次式（７）が得られ
る。
【数１４】 ここで、次式（９）が成り立っている。
【数１５】
【００１４】式（８）を用いて、ｉ2 ＝ｉ1 ＋１の関係
をもち最適な動作領域に位置するように設定された
ｉ1 、ｉ2 について、電流強度ｉ1 で光の強度Ｉ1 とを
測定し、電流強度ｉ2 で光の強度Ｉ2 を測定することに
より、予め定めた強度しきい値Ｉ thから望ましい溶融電
流を計算により求める。もちろん、１ｍＡのステップ以
外の他の値も電流を変化させる幅として適用可能であ
り、このような場合にも、式（７）を用いることができ
る。
をもち最適な動作領域に位置するように設定された
ｉ1 、ｉ2 について、電流強度ｉ1 で光の強度Ｉ1 とを
測定し、電流強度ｉ2 で光の強度Ｉ2 を測定することに
より、予め定めた強度しきい値Ｉ thから望ましい溶融電
流を計算により求める。もちろん、１ｍＡのステップ以
外の他の値も電流を変化させる幅として適用可能であ
り、このような場合にも、式（７）を用いることができ
る。
【００１５】３．溶融電流の巧みな選択 式（８）あるいは（７）を用いて、溶融電流の巧みな選
択を、従来の自動ファーバー溶融接合装置に組み込むこ
とができる。この方法は、このような溶融接合装置でテ
ストされ、表２に示すような異なるテスト（初期）電流
に対しても、非常に安定した良好な結果が得られた。表
1 と同様に、7 種類のファイバーを用いて、多数の接合
に適用した。各々の種類のファイバーについて、異なる
初期電流に対して０．５ｍＡ以下の標準偏差を以って、
最適な溶融電流が得られた。
択を、従来の自動ファーバー溶融接合装置に組み込むこ
とができる。この方法は、このような溶融接合装置でテ
ストされ、表２に示すような異なるテスト（初期）電流
に対しても、非常に安定した良好な結果が得られた。表
1 と同様に、7 種類のファイバーを用いて、多数の接合
に適用した。各々の種類のファイバーについて、異なる
初期電流に対して０．５ｍＡ以下の標準偏差を以って、
最適な溶融電流が得られた。
【００１６】７種類のファイバーに対して、異なる初期
電流ｉt に関して、溶融電流が従来の接合装置によって
自動的に選択された。記号“ＮＡ”は、測定値がここで
は適用できない、すなわち、Ｉ1 ＜Ｉmin またはＩ2 ＞
Ｉmax となる場合に用いられることを指している。これ
らの結果を得るために用いられたパラメータとして、Ｉ
thは３００グレースケール単位、Ｉmin は１５グレース
ケール単位、Ｉmax は１７０グレースケール単位であ
る。
電流ｉt に関して、溶融電流が従来の接合装置によって
自動的に選択された。記号“ＮＡ”は、測定値がここで
は適用できない、すなわち、Ｉ1 ＜Ｉmin またはＩ2 ＞
Ｉmax となる場合に用いられることを指している。これ
らの結果を得るために用いられたパラメータとして、Ｉ
thは３００グレースケール単位、Ｉmin は１５グレース
ケール単位、Ｉmax は１７０グレースケール単位であ
る。
【表２】 式（８）および（９）を用いて、溶融電流を巧みに選択
する仕掛けを、自動型のファイバー溶融接合装置に容易
に組み込むことができる。この処理手順のフローチャー
トを図６に示す。
する仕掛けを、自動型のファイバー溶融接合装置に容易
に組み込むことができる。この処理手順のフローチャー
トを図６に示す。
【００１７】処理手順は、ブロック５０１から開始し、
そこでは通常の溶融処理が開始される。このステップで
は、ファイバー端部の必要となる粗い位置合せが行わ
れ、次に、ブロック５０３にて、接合させ合う２つのフ
ァイバー端部の表面が互いに重なりあうまで待ちの状態
になる。次に、ブロック５０５に進み、上記ｉ1 に対応
するテスト電流Ｉt が、なんらかの適した方法により、
例えば、ある妥当な間隔を以って、かなり高い値に設定
される。もし何らかの値がすでに格納されているなら
ば、それを用いることもできる。次に、ブロック５０７
に進み、画像を取り込み、強度Ｉ1 を求めるために解析
される。例えば、上述したように、強度Ｉ1は、ファイ
バー端部に垂直な線に沿った平均光の強度となるように
決めることも可能であり、ここで、垂直線は、ファイバ
ーの長さ方向の軸について中心で対称となる位置とし、
例えば、ファイバーの幅の半分の長さを含むものであっ
てよい。次のブロック５０９では、測定した強度Ｉ
1 が、最小の光の強度値Ｉmin を下回るかどうかを判定
する。最小の光の強度値Ｉmin は、受け入れられる測定
を可能とするような最小値に設定され、すなわち、測定
システムのノイズレベルを十分上回るように設定され
る。もし、ブロック５０９での判定により、測定され解
析された光の強度が測定目的に相応するものであるこ
と、すなわち、最小光の強度Ｉmin を下回ることがない
ことが判定されたならば、次に、ブロック５１１に進
む。そこでは、測定され解析された光の強度Ｉ1 が、最
大光の強度値Ｉmax と比較される。最大光の強度値Ｉ
max と等しいかそれを上回る光の強度値に対して、カメ
ラのＡＧＣ機能が働き、測定結果を歪ませるように、最
大光の強度値Ｉma x が選択される。もし、ブロック５１
１で、測定された光の強度Ｉ1 が最大光の強度値Ｉmax
を上回ることがないと判定されたならば、次に、ブロッ
ク５１３が実行される。ブロック５１３では、次の測定
のために用いられるｉ2 に対応したテスト電流値ｉt が
決定され、前回測定に使われたテスト電流値ｉ1 に対し
てある一定値、例えば、上述したような値、１ｍＡを加
えた値に設定し、すなわち、ｉt ＝ｉt ＋１（ｍＡ）と
する。次に、ブロック５１５で、テスト電流ｉt （＝ｉ
2 ）に対して、新たな画像が取り込まれ、この取り込ん
だ画像を用いて、測定され解析された第2 の強度Ｉ2 が
決定される。さらに、ブロック５１７では、まず、第2
の測定および解析強度Ｉ2 が、最大光の強度値Ｉmax を
上回るかどうかを判定する。また、ブロック５１７で
は、式（９）に従って、前回決定され初期電流ｉ0 を計
算し、計算して得られた初期電流ｉ0 が、第一のあるい
は以前に用いられたテスト電流ｉ1 を上回るかどうかを
判定する。もし、ブロック５１７での２つの判定結果が
ＮＯであるならば、採用されたテスト電流（ｉ1 と
ｉ2 ）は、最適な溶融電流を決定するために最適なもの
と判断される。従って、ブロック５１９にて、式（８）
に従い、格納された減衰率αの値を用いて、溶融電流ｉ
が計算される。次に、ブロック５２１にて、第一の用い
られたテスト電流ｉ1 は、以降の次の接合に用いられる
よう、プロセッサメモリに格納される。最後に、ブロッ
ク５２３にて、決定された溶融電流ｉが、接合装置にて
２つのファイバー端部の間で実行される実際の接合処理
に用いられる。
そこでは通常の溶融処理が開始される。このステップで
は、ファイバー端部の必要となる粗い位置合せが行わ
れ、次に、ブロック５０３にて、接合させ合う２つのフ
ァイバー端部の表面が互いに重なりあうまで待ちの状態
になる。次に、ブロック５０５に進み、上記ｉ1 に対応
するテスト電流Ｉt が、なんらかの適した方法により、
例えば、ある妥当な間隔を以って、かなり高い値に設定
される。もし何らかの値がすでに格納されているなら
ば、それを用いることもできる。次に、ブロック５０７
に進み、画像を取り込み、強度Ｉ1 を求めるために解析
される。例えば、上述したように、強度Ｉ1は、ファイ
バー端部に垂直な線に沿った平均光の強度となるように
決めることも可能であり、ここで、垂直線は、ファイバ
ーの長さ方向の軸について中心で対称となる位置とし、
例えば、ファイバーの幅の半分の長さを含むものであっ
てよい。次のブロック５０９では、測定した強度Ｉ
1 が、最小の光の強度値Ｉmin を下回るかどうかを判定
する。最小の光の強度値Ｉmin は、受け入れられる測定
を可能とするような最小値に設定され、すなわち、測定
システムのノイズレベルを十分上回るように設定され
る。もし、ブロック５０９での判定により、測定され解
析された光の強度が測定目的に相応するものであるこ
と、すなわち、最小光の強度Ｉmin を下回ることがない
ことが判定されたならば、次に、ブロック５１１に進
む。そこでは、測定され解析された光の強度Ｉ1 が、最
大光の強度値Ｉmax と比較される。最大光の強度値Ｉ
max と等しいかそれを上回る光の強度値に対して、カメ
ラのＡＧＣ機能が働き、測定結果を歪ませるように、最
大光の強度値Ｉma x が選択される。もし、ブロック５１
１で、測定された光の強度Ｉ1 が最大光の強度値Ｉmax
を上回ることがないと判定されたならば、次に、ブロッ
ク５１３が実行される。ブロック５１３では、次の測定
のために用いられるｉ2 に対応したテスト電流値ｉt が
決定され、前回測定に使われたテスト電流値ｉ1 に対し
てある一定値、例えば、上述したような値、１ｍＡを加
えた値に設定し、すなわち、ｉt ＝ｉt ＋１（ｍＡ）と
する。次に、ブロック５１５で、テスト電流ｉt （＝ｉ
2 ）に対して、新たな画像が取り込まれ、この取り込ん
だ画像を用いて、測定され解析された第2 の強度Ｉ2 が
決定される。さらに、ブロック５１７では、まず、第2
の測定および解析強度Ｉ2 が、最大光の強度値Ｉmax を
上回るかどうかを判定する。また、ブロック５１７で
は、式（９）に従って、前回決定され初期電流ｉ0 を計
算し、計算して得られた初期電流ｉ0 が、第一のあるい
は以前に用いられたテスト電流ｉ1 を上回るかどうかを
判定する。もし、ブロック５１７での２つの判定結果が
ＮＯであるならば、採用されたテスト電流（ｉ1 と
ｉ2 ）は、最適な溶融電流を決定するために最適なもの
と判断される。従って、ブロック５１９にて、式（８）
に従い、格納された減衰率αの値を用いて、溶融電流ｉ
が計算される。次に、ブロック５２１にて、第一の用い
られたテスト電流ｉ1 は、以降の次の接合に用いられる
よう、プロセッサメモリに格納される。最後に、ブロッ
ク５２３にて、決定された溶融電流ｉが、接合装置にて
２つのファイバー端部の間で実行される実際の接合処理
に用いられる。
【００１８】もし、ブロック５０９にて、第一の測定光
の強度ｉ1 が最小光の強度値Ｉminを下回ると判定され
たならば、その次にはブロック５２５が実行される。こ
こでは、用いられた第一のテスト電流値を何らかの適当
な値、例えば１ｍＡで更新することにより、取り込んだ
画像でより大きな光の強度を得るために、新たな第一の
テスト電流値が得られる。次に、ブロック５２７におい
て、新たな第一のテスト電流値ｉt （＝ｉ1 ）をチェッ
クして、その値が有効な範囲、例えば５ｍＡから３０ｍ
Ａの間にあることを確認する。もし、新たな第一のテス
ト電流値がこの範囲にあるならば、第一のテスト電流値
のために再度ブロック５０５を実行する。もし、新たな
第一のテスト電流値が、この範囲の外にあるならば、有
効なテスト電流が選択できなかったことを適切な方法で
ブロック５２９にて通知、表示し、ブロック５３１で処
理手順を終了する。
の強度ｉ1 が最小光の強度値Ｉminを下回ると判定され
たならば、その次にはブロック５２５が実行される。こ
こでは、用いられた第一のテスト電流値を何らかの適当
な値、例えば１ｍＡで更新することにより、取り込んだ
画像でより大きな光の強度を得るために、新たな第一の
テスト電流値が得られる。次に、ブロック５２７におい
て、新たな第一のテスト電流値ｉt （＝ｉ1 ）をチェッ
クして、その値が有効な範囲、例えば５ｍＡから３０ｍ
Ａの間にあることを確認する。もし、新たな第一のテス
ト電流値がこの範囲にあるならば、第一のテスト電流値
のために再度ブロック５０５を実行する。もし、新たな
第一のテスト電流値が、この範囲の外にあるならば、有
効なテスト電流が選択できなかったことを適切な方法で
ブロック５２９にて通知、表示し、ブロック５３１で処
理手順を終了する。
【００１９】もしブロック５１１で、測定された光の強
度Ｉ1 が最大光の強度値Ｉmax を上回り、ＡＧＣ機能の
動作により測定結果に歪みを与えると判断されたなら
ば、次にブロック５３３を実行する。この場合、明らか
に光の強度は高すぎるため、テスト溶融電流を減少させ
る必要があり、用いられた第一のテスト電流を、適切な
更新値、例えば、３ｍＡだけ現象させ、新たなテスト電
流ｉt を、ｉt ＝ｉt −３（ｍＡ）として求める。ブロ
ック５３３の処理後、前述のようにブロック５２７に
て、新たな第一のテスト電流値をテストし、その値が有
効な範囲内にあるかどうかを確認し、前述の処理手順を
継続する。
度Ｉ1 が最大光の強度値Ｉmax を上回り、ＡＧＣ機能の
動作により測定結果に歪みを与えると判断されたなら
ば、次にブロック５３３を実行する。この場合、明らか
に光の強度は高すぎるため、テスト溶融電流を減少させ
る必要があり、用いられた第一のテスト電流を、適切な
更新値、例えば、３ｍＡだけ現象させ、新たなテスト電
流ｉt を、ｉt ＝ｉt −３（ｍＡ）として求める。ブロ
ック５３３の処理後、前述のようにブロック５２７に
て、新たな第一のテスト電流値をテストし、その値が有
効な範囲内にあるかどうかを確認し、前述の処理手順を
継続する。
【００２０】もし、ブロック５１７にて、判定条件のい
ずれかが成立し、すなわち、第二の光の強度測定値Ｉ2
が最大光の強度Ｉmax を上回るか、初期電流Ｉ0 が第二
のテスト電流値ｉ2 を上回るならば、用いられたテスト
電流は明らかに高すぎるため、この値を現象させる必要
がある。ここで、ブロック５１７で判定する後者の条件
は、式（１）の指数曲線の不適切な部分にもとづいて測
定したことを意味している。従って、次に、ブロック５
３３にて、既述したように、第二のテスト電流を、あら
かじめ定めた値だけ減少させる処理を実行する。ブロッ
ク５３３の処理後、ブロック５２７に進み、前述の処理
手順を継続する。上記の方法は、光ファイバーを接合
（スプライシング：ｓｐｌｉｃｉｎｇ）するために、自
動画像処理および位置決め装置によって実行するのに有
利なものとなっている。この装置の概略構成を図７に示
す。
ずれかが成立し、すなわち、第二の光の強度測定値Ｉ2
が最大光の強度Ｉmax を上回るか、初期電流Ｉ0 が第二
のテスト電流値ｉ2 を上回るならば、用いられたテスト
電流は明らかに高すぎるため、この値を現象させる必要
がある。ここで、ブロック５１７で判定する後者の条件
は、式（１）の指数曲線の不適切な部分にもとづいて測
定したことを意味している。従って、次に、ブロック５
３３にて、既述したように、第二のテスト電流を、あら
かじめ定めた値だけ減少させる処理を実行する。ブロッ
ク５３３の処理後、ブロック５２７に進み、前述の処理
手順を継続する。上記の方法は、光ファイバーを接合
（スプライシング：ｓｐｌｉｃｉｎｇ）するために、自
動画像処理および位置決め装置によって実行するのに有
利なものとなっている。この装置の概略構成を図７に示
す。
【００２１】図７の概略構成図では、自動型のファイバ
ー接合装置は、ファイバー端部を固定し、位置決めおよ
び接合処理の間保持するための保持器９を有するものと
なっている。保持器９は、光ファイバーの長さ方向に平
行かつ垂直2 方向に対して、直交する3 軸方向に動くよ
うになっており、この垂直2 方向、光源１１からの放射
光の照射方向に対して垂直にもなっている。保持器９
は、制御モータ１３によって、適切な機械的なガイド部
（図示せず）に沿って動作する。電極３７、モータ１３
および光源１１への電導線は、電子回路モジュール１５
中に各々配置された、特に、駆動回路１７、１９および
２１から延長されている。ＴＶカメラ７からは、電子回
路モジュール内のビデオインターフェース２３に配置さ
れており、このビデオインターフェースからは、モニタ
ー２６に表示される画像を再生する画像処理解析ユニッ
ト２５に適切な画像信号が供給されている。光ファイバ
ーを溶接するための様々な処理ステップが、例えば、適
切なマイクロプロセッサにより構成された論理回路２７
によって制御されている。論理回路２７は、最適な溶融
電流を決定し、この電流値のもとでファイバー１を接合
するための上述した処理ステップを実行するためのサブ
モジュールから構成されている。論理回路２７は、モー
タ１３を適切な方向に動作させることにより、接合させ
合うファイバー１の端部の各々の間のずれを制御するた
めの汎用制御サブモジュール２９を含んでおり、また、
取り込んだ画像の解析と光の強度を決定する処理を開始
するために、画像処理解析ユニット２５に信号を出力す
る。さらに、制御回路２９は、適切な信号を光源１１の
駆動回路２１に送り、光源１１の動作と電極４３への高
電圧印加を制御し、その印加時間を設定し、電極間の電
流を所定の値に設定するために、適切な値を駆動回路１
７に送る。さらに、メモリ３１は、以前に決定した減衰
率α、以前に用いたテスト電流などのパラメータを記憶
するために用いられる。計算回路３３は、式（８）およ
び（９）の関数値を求めるなど必要なパラメータの計算
を実行し、次に、メモリ３１に以前に格納されたパラメ
ータを使えるようになっている。最後に、決定回路３５
は、光の強度しきい値Ｉthを与える電流強度を決定する
ために提供されている。
ー接合装置は、ファイバー端部を固定し、位置決めおよ
び接合処理の間保持するための保持器９を有するものと
なっている。保持器９は、光ファイバーの長さ方向に平
行かつ垂直2 方向に対して、直交する3 軸方向に動くよ
うになっており、この垂直2 方向、光源１１からの放射
光の照射方向に対して垂直にもなっている。保持器９
は、制御モータ１３によって、適切な機械的なガイド部
（図示せず）に沿って動作する。電極３７、モータ１３
および光源１１への電導線は、電子回路モジュール１５
中に各々配置された、特に、駆動回路１７、１９および
２１から延長されている。ＴＶカメラ７からは、電子回
路モジュール内のビデオインターフェース２３に配置さ
れており、このビデオインターフェースからは、モニタ
ー２６に表示される画像を再生する画像処理解析ユニッ
ト２５に適切な画像信号が供給されている。光ファイバ
ーを溶接するための様々な処理ステップが、例えば、適
切なマイクロプロセッサにより構成された論理回路２７
によって制御されている。論理回路２７は、最適な溶融
電流を決定し、この電流値のもとでファイバー１を接合
するための上述した処理ステップを実行するためのサブ
モジュールから構成されている。論理回路２７は、モー
タ１３を適切な方向に動作させることにより、接合させ
合うファイバー１の端部の各々の間のずれを制御するた
めの汎用制御サブモジュール２９を含んでおり、また、
取り込んだ画像の解析と光の強度を決定する処理を開始
するために、画像処理解析ユニット２５に信号を出力す
る。さらに、制御回路２９は、適切な信号を光源１１の
駆動回路２１に送り、光源１１の動作と電極４３への高
電圧印加を制御し、その印加時間を設定し、電極間の電
流を所定の値に設定するために、適切な値を駆動回路１
７に送る。さらに、メモリ３１は、以前に決定した減衰
率α、以前に用いたテスト電流などのパラメータを記憶
するために用いられる。計算回路３３は、式（８）およ
び（９）の関数値を求めるなど必要なパラメータの計算
を実行し、次に、メモリ３１に以前に格納されたパラメ
ータを使えるようになっている。最後に、決定回路３５
は、光の強度しきい値Ｉthを与える電流強度を決定する
ために提供されている。
【００２２】本発明のさらに別の利点や変形も、いわゆ
る当業者であれば容易に考えられるであろう。従って、
本発明は、上述した特定の細部や、代表的な装置、例示
した事例に限定されるものではない。従って、請求の範
囲およびその均等範囲によって定めらる本発明の一般的
発明概念の精神すなわち範囲を逸脱することなく、様々
な変形が可能である。
る当業者であれば容易に考えられるであろう。従って、
本発明は、上述した特定の細部や、代表的な装置、例示
した事例に限定されるものではない。従って、請求の範
囲およびその均等範囲によって定めらる本発明の一般的
発明概念の精神すなわち範囲を逸脱することなく、様々
な変形が可能である。
【図１】放電を用いて光ファイバーを加熱し、加熱され
た光ファイバーの光の強度特性を光学システムを用いて
求めるための、光ファイバー接合装置の構成の概要図。
た光ファイバーの光の強度特性を光学システムを用いて
求めるための、光ファイバー接合装置の構成の概要図。
【図２】９ｍＡから１８ｍＡの異なる溶融電流によって
加熱された単一モードファイバーの光の強度特性を示す
図。
加熱された単一モードファイバーの光の強度特性を示す
図。
【図３】ファイバーの終端からの発光強度の関数として
溶融電流を示す図。
溶融電流を示す図。
【図４】異なるファイバー種類について、溶融電流の関
数として光の強度の実測値と計算値を示す図。
数として光の強度の実測値と計算値を示す図。
【図５】ファイバーの終端からの発光強度の関数として
溶融電流の計算値を示す図。
溶融電流の計算値を示す図。
【図６】自動的に溶融電流を選択するための手順のフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図７】光ファイバー接合装置の電気制御を示すブロッ
ク図。
ク図。
１ ファイバー ３ 電極 ５ レンズ ７ ＴＶカメラ ９ 保持器 １７ ドライバＣ． １９ ドライバＣＳ． ２１ ドライバＣ． ２３ ビデオインタ−フェース ２５ 画像処理解析ユニット ２９ 汎用制御装置 ３１ メモリ ３３ 計算回路 ３５ 決定回路
Claims (25)
- 【請求項１】 ２つの光ファイバーの端部を互いに溶接
するために、電極間に流される溶融電流を決定する方法
であって、 前記電極間に、前記端部を位置決めするステップと、 前記端部を加熱する溶融電流が収まるべき電流範囲より
も大幅に低い、異なる電流を前記電極間に流すステップ
と、 異なる電流を用いて前記端部が加熱された時に、前記端
部から放出される光の強度を測定するステップと、 光の強度の測定値と、異なる電流との関係から、関数的
関係を求めるステップと、 予め定めた望ましい光の強度値に等しい光の強度を与え
るものとなる電流強度の推定値を求めるために、前記関
数的関係を外挿するステップと、 前記推定値を溶融電流として採用するステップとからな
る方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、さらに、 前記関数関係のテンプレートとして、テスト電流ｉと初
期電流値ｉ0 との差の二乗の指数関数を採用するステッ
プを有する方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の方法において、前記指数
関数が、下式で表される方法。 【数１】Ｉ＝Ａｅｘｐ［α（ｉ−ｉ0 ）2 ］ ここで、Ｉは光の強度値、およびＡ、α、ｉ0 はパラメ
ータである。 - 【請求項４】 ２つの光ファイバーの端部を各々接合す
るために用いる溶融電流を決定する方法であって、該接
合は前記端部の加熱のための電極間に形成される電気放
電によって行われ、前記接合の間に前記電極間に流れる
電流が該溶融電流となり、前記方法が、 各々隣接しあう前記端部表面を前記電極間に位置決めす
るステップと、 前記端部を互いに接合させるときの温度を下回る温度に
前記端部を加熱するために、第一の数の異なるテスト電
流が前記電極間に流される時に、前記端部から放出され
る光の強度を測定するステップと、 光の強度測定値から、テスト電流に対する光の強度の独
立性を定義する所定の一般的な関数の第二の数のパラメ
ータの値を計算し、該計算では以前に決定したパラメー
タの値を用いるステップと、 前記第二の数のパラメータの値と前記計算に用いた以前
に決定したパラメータの値を用いて、前記所定の関数に
基いて、所定値に等しい光の強度を与えるものとなるテ
スト電流値を決定し、前記決定値を溶融電流として採用
するステップを有する方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の方法において、さらに、 前記所定の一般的な関数のテンプレートとして、テスト
電流ｉと初期電流値ｉ 0 との差の二乗の指数関数を採用
するステップを有する方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の方法において、前記指数
関数が、下式で表される方法。 【数２】Ｉ＝Ａｅｘｐ［α（ｉ−ｉ0 ）2 ］ ここで、Ｉは光の強度値、およびＡ、α、ｉ0 はパラメ
ータである。 - 【請求項７】 ２つの第一の光ファイバーの端部を各々
接合するために用いる溶融電流を決定する方法であっ
て、該接合は前記２つの第一の光ファイバーの端部の加
熱のための電極間に形成される電気放電によって行わ
れ、前記接合の間に前記電極間に流れる電流が該溶融電
流となり、前記方法が、 前記２つの第一の光ファイバーを各々隣接しあう端部表
面を前記電極間に位置決めするステップと、 前記２つの第一のファイバーを互いに溶融接合させる時
の温度を下回る温度に前記２つの第一のファイバーの端
部を加熱するために、第一の数の異なるテスト電流が前
記電極間に流される時に、前記２つの第一の数の光ファ
イバーの端部から放出される光の強度を測定するステッ
プと、 光の強度測定値から、テスト電流に対する光の強度の独
立性を定義する所定の関数の第二の数のパラメータの値
を計算するステップと、 前記第二の数のパラメータの値を用いて、前記所定の関
数に基いて、所定値に等しい光の強度を与えるものとな
るテスト電流値を決定し、前記決定値を溶融電流として
採用するステップとからなる方法。 - 【請求項８】 請求項７記載の方法において、さらに、 ２つの第二の光ファイバーを各々隣接しあう端部表面を
前記電極間に位置決めするステップと、 前記２つの第二のファイバーを互いに溶融接合させる時
の温度を下回る温度に前記２つの第二のファイバーの端
部を加熱するために、前記第一の数より低く各々異なる
第三の数のテスト電流が前記電極間に流される時に、前
記２つの第二の光ファーバーの端部から放出される光の
強度を測定するステップと、 光の強度測定値から、テスト電流に対する光の強度の独
立性を定義する予め定めた関数の第四のパラメータの値
を計算するステップであって前記第四の数は前記第二の
数を下回り、値を計算しないパラメータの値は、前記第
二の数のパラメータの中の対応するパラメータの値に等
しくなるように取られるステップと、 前記計算された第四のパラメータの値と前記第二の数の
パラメータの中の適切な値を用いて、所定の関数に基い
て、所定値に等しい光の強度を与えるものとなるテスト
電流値を決定し、前記決定値を溶融電流として採用する
ステップとを有する方法。 - 【請求項９】 請求項８記載の方法において、前記２つ
の第二の光ファイバーは、前記２つの第一の光ファイバ
ーと同一種類である方法。 - 【請求項１０】 請求項８記載の方法において、前記第
一の数は２を上回り、前記第三の数は２である方法。 - 【請求項１１】 請求項７記載の方法において、さら
に、前記所定の関数のテンプレートとして、テスト電流
ｉと初期電流値ｉ0 との差の二乗の指数関数を採用する
ステップを有する方法。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の方法において、前記
指数関数が、下式で表される方法。 【数３】Ｉ＝Ａｅｘｐ［α（ｉ−ｉ0 ）2 ］ ここで、Ｉは光の強度値、およびＡ、α、ｉ0 はパラメ
ータである。 - 【請求項１３】 請求項１から１２記載のいずれかの方
法において、さらに、 ２つの光ファイバーの端部を互いに接合するステップを
有し、 前記電極間に前記端部を位置決めするステップにおいて
は、該端部の表面は、同一点に配置あるいは接触させ、
さらに、 前記電極間を流れる電流強度を、請求項１から１２記載
のいずれかで取られた溶融電流値に設定するステップを
有する方法。 - 【請求項１４】 電気放電によって２つの光ファイバー
の端部を各々接合する際に用いる溶融電流を決定する装
置であって、該装置が、 電極間に電気放電を形成するための電極と、 前記電極に接続され、高電圧を電極間に印加し、電極間
に電流を流すための駆動回路と、 ２つの光ファイバーの端部を保持し、各々の端部を放電
アーク中で位置合わせあるいは電極の点間で互いに接触
しあう関係に位置決めするための、保持および位置決め
手段を有し、上記装置は更に、 端部から放出される光の強度を測定するための測定手段
と、 前記測定手段と駆動回路に接続された制御手段であって
２つの光ファイバーの端部の間で接合が行われる時に
は、端部を互いに溶融接合させる時の温度を下回る温度
に端部を加熱するために、異なるテスト電流が電極間に
流れるように駆動回路を制御するように、かつテスト電
流に対して放出される光の強度を測定するように測定回
路を制御するように構成された制御手段と、 測定手段によって測定された光の強度の値とテスト電流
の強度値とから、外層された電流強度値を外挿し、該外
挿値に対して、予め定めた望ましい光の強度値に等しい
光の強度を電極が発生するように、また、該外層電流強
度値を溶融電流値として用いるために制御手段に転送す
るための、前記測定手段と前記制御手段に接続された計
算および決定手段とを備えている装置。 - 【請求項１５】 請求項１４記載の装置において、 前記計算および決定手段は、テスト電流ｉと初期電流値
ｉ0 との差の二乗の指数関数を用いることにより外挿を
行うように構成される装置。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の装置において、前記
指数関数が、下式で表される装置。 【数４】Ｉ＝Ａｅｘｐ［α（ｉ−ｉ0 ）2 ］ ここで、Ｉは光の強度値、およびＡ、α、ｉ0 はパラメ
ータである。 - 【請求項１７】 電気放電によって２つの光ファイバー
の端部を各々接合する際に用いる溶融電流を決定する装
置であって、該装置は、 電極間に電気放電を形成するための電極と、 前記電極に接続され、高電圧を電極間に印加し、電極間
に電流を流すための駆動回路と、 ２つの光ファイバーの端部を保持し、各々の端部を放電
アーク中で位置合わせあるいは電極の点間で互いに接触
しあう関係に位置決めするための、保持および位置決め
手段を有し、前記装置は更に、 端部から放出される光の強度を測定するための測定手段
と、 前記測定手段と駆動回路に接続された制御手段であっ
て、２つの光ファイバーの間で接合が行われる時には、
２つの光ファイバーの端部を互いに溶融接合させる時の
温度を下回る温度に２つの光ファイバーの端部を加熱す
るために、異なるテスト電流が電極間に流れるように駆
動回路を制御するように、かつテスト電流に対して放出
される光の強度を測定するように測定回路を制御するよ
うに構成された制御手段と、 前記制御手段に接続された記憶手段と、 前記測定手段によって測定された光の強度の値とテスト
電流の強度値とから、また前記記憶手段に以前に格納し
た他のパラメータを用いることにより、テスト電流に対
する光の強度の独立性を定義する所定の一般的な関数の
パラメータを計算するための、前記測定手段と前記制御
手段と前記記憶手段に接続された計算手段と、 前記計算手段によって計算されたパラメータを用いて、
前記所定の一般的な関数に基き、所定値に等しい光の強
度を与えるテスト電流値を決定し、該決定値を溶融電流
値として用いるための、前記計算手段に接続された決定
手段とを備えている装置。 - 【請求項１８】 請求項１７記載の装置において、 前記計算手段は、前記所定の一般的な関数として、テス
ト電流ｉと初期電流値ｉ0 との差の二乗の指数関数を用
いるように構成される装置。 - 【請求項１９】 請求項１８記載の装置において、前記
指数関数が、下式で表される方法。 【数５】Ｉ＝Ａｅｘｐ［α（ｉ−ｉ0 ）2 ］ ここで、Ｉは光の強度値、およびＡ、α、ｉ0 はパラメ
ータである。 - 【請求項２０】 電気放電によって２つの光ファイバー
の端部を各々接合するための溶融電流を決定する装置で
あって、該装置は、 電極間に電気放電を形成するための電極と、 前記電極に接続され、高電圧を電極間に印加し、電極間
に電流を長洲ための駆動回路と、 ２つの光ファイバーの端部を保持し、各々のファイバー
の端部を放電アーク中で位置合わせあるいは電極の点間
で互いに接触しあう関係に位置決めするための、保持お
よび位置決め手段とを有し、前記装置は更に、 端部から放出される光の強度を測定するための測定手段
と、 前記測定手段と駆動回路に接続された制御手段であっ
て、２つの光ファイバーの端部の間で接合が行われる時
には、端部を互いに溶融接合させる時の温度を下回る温
度に端部を加熱するために、第一の数の異なるテスト電
流が電極間に流れるように駆動回路を制御するように、
かつテスト電流に対して放出される光の強度を測定する
ように測定回路を制御するように構成された制御手段
と、 前記測定手段によって測定された光の強度の値とテスト
電流の強度値とから、テスト電流に対する光の強度の独
立性を定義する所定の一般的な関数のための第二の数の
パラメータを計算するための、前記測定手段と前記制御
手段に接続された計算手段と、 前記計算手段によって計算されたパラメータを用いて、
前記所定の関数に基き、所定値に等しい光の強度を与え
るテスト電流値を決定し、該決定値を溶融電流値として
用いるための、前記計算手段に接続された決定手段とを
備えている装置。 - 【請求項２１】 請求項２０記載の装置において、 前記制御手段と前記計算手段とに接続され、少なくとも
ひとつの第二の数のパラメータを格納するための記憶手
段を備え、 ２つの光ファイバーの端部の間で接合が行われる時に
は、前記記憶手段が依然の測定期間中に計算されたパラ
メータを保持している場合には、ファイバーを互いに溶
融接合させる時の温度を下回る温度に端部を加熱するた
めに、第三の数の各々異なる値をもつテスト電流が電極
間に流れるように、ここで該第三の数は前記第一の数を
下回り、かつ、第三の数のテスト電流に対して端部から
放出される光の強度を測定するように測定回路を制御す
るように前記制御手段を構成し、前記装置はさらに、 測定された光の強度の値から、前記所定の関数のための
前記第二の数を下回る第四の数のパラメータを計算し、
かつ計算されないパラメータは前記記憶手段から検索し
計算に用いるように構成された計算手段と、 前記第四の数のパラメータと検索されたパラメータとを
用いて、所定の一般的な関数に基き、所定値に等しい光
の強度を与えるテスト電流値を決定し、接合される２つ
の光ファイバーの端部のための溶融電流値として該決定
値を用いるように構成された決定手段を備えている装
置。 - 【請求項２２】 請求項２０記載の装置において、 前記計算手段は、前記所定の関数として、テスト電流ｉ
と初期電流値ｉ0 との差の二乗の指数関数を用いる装
置。 - 【請求項２３】 請求項１９記載の方法において、前記
指数関数が、下式で表される方法。 【数６】Ｉ＝Ａｅｘｐ［α（ｉ−ｉ0 ）2 ］ ここで、Ｉは光の強度値、およびＡ、α、ｉ0 はパラメ
ータである。 - 【請求項２４】 請求項２１記載の装置において、前記
第一の数は２を上回り、前記第三の数は２である装置。 - 【請求項２５】 請求項１４から２４記載のいずれかの
装置において、該装置は、２つの光ファイバーの端部を
互いに接合するために構成され、 前記保持および位置決め手段は、端部が実質的に互いに
接触して配置されるように構成され、 前記制御手段は、電極間に流す電流を、請求項１４から
２４記載のいずれかで取られた溶融電流値と等しい電流
を電極間に流し、かつ２つの光ファイバーの端部を互い
に溶融接合させるのに十分な時間の間に該電流を流すた
めの駆動回路を制御するように構成される装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9700532A SE511805C2 (sv) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | Förfarande och anordning för bestämning av hopsmältningsström för hopsvetsning av optiska fibrer, samt användning av förfarandet respektive anordningen |
| SE9700532-6 | 1997-02-14 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10274723A true JPH10274723A (ja) | 1998-10-13 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10033113A Pending JPH10274723A (ja) | 1997-02-14 | 1998-02-16 | 単一ファイバー接合のための自動電流選定方法および装置 |
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|---|---|
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| JP (1) | JPH10274723A (ja) |
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| SE (1) | SE511805C2 (ja) |
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