KR100646124B1 - 융착 접속장치 및 융착 접속방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목적은 광섬유의 종류가 완전하게 구별되는 각각의 광섬유에 적합한 용착 접속 상태하에서 상기 광섬유를 용착 접속하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 버트 방전에 의하여 광섬유의 단부를 용착 접속하기 위한 용착 접속장치를 제공하고, 상기 용착 접속장치는 상기 광섬유의 단부를 관찰하기 위한 이미지 관찰 매카니즘(1)과, 픽업 이미지로 부터 광섬유 단면의 선명도 분포 파형의 패러미터 데이터를 측정하기 위한 이미지 처리 섹션(2)과, 데이터 등록 섹션(3)에서 미리 등록된 퍼지 작동 데이터로 부터 측정된 패러미터 데이터용의 귀속도를 얻고, 또한 퍼지 작동을 통하여 광섬유의 종류를 인식하기 위한 퍼지 작동섹션(4)과, 융착 접속상태 등록 섹션(5)에 미리 등록된 광섬유의 각 종류용의 용착 접속상태로 상기 인식된 광섬유의 종류를 대조하기 위한 대조 섹션(6)과, 상기 대조 결과를 디스플레이하기 위한 디스플레이 유닛(7)과, 용착 접속 매카니즘(9) 및, 제어 섹션(8)를 포함한다.

이미지 관찰 매카니즘, 이미지 처리 섹션, 퍼지 작동 섹션, 디스플레이 유닛

Description

융착 접속장치 및 융착 접속방법{Fusion splicing device and fusion splicing method}

본 발명은 방전가열(discharge heating)등에 의해서 통신용 광섬유의 단부를 융착 접속(fusion splicing)하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 광섬유의 종류를 자동적으로 결정함으로써 광섬유의 종류에 적합한 융착 접속 상태하에서 광섬유를 융착 접속하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근에, 상기 광섬유 통신의 발전 및 다양화에 따라서, 각각의 사용을 위하여 채택되는 다양한 종류의 광섬유가 발전되어서 사용되고 있다. 싱글 모드(single mode) 광섬유(이후, SM 섬유로 언급함)와, 멀티 모드(multi mode) 광섬유(이후, MM 섬유로 언급함)와, 분산 시프트된(dispersion shifted) 광섬유(이후, DS섬유로 언급함)와, 에르븀 도프된(erbium doped) 광섬유(이후, ED 섬유로 언급함)을 포함하는 다양한 종류의 광섬유가 제공된다. 이러한 광섬유가 융착 접속기에 의하여 융착 접속될 때에, 각 광섬유에 적합한 융착 접속 상태(방전 전류, 방전 시간등)하에서 융착을 하는 것이 필요하다. 그러나, 이러한 종류의 광섬유에 착오가 발생할 수 있으며, 이 경우에 광섬유에 부적합한 융착 접속 상태로 인하여 융착 실폐가 발생하는 위험이 있게 된다.

이러한 광섬유의 융착 접속은 반드시 밝은 작업 환경하에서 실행되는 것이 아니고, 예를 들면 맨홀내와 같은 어두운 환경하에서 실행될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 광섬유의 피복재는 광섬유의 종류를 인식하기 위하여 색이 부여될 수 있지만, 착오에 의해서 인식되지 않을 수 있다. 높은 선명도와 높은 배율의 이미지 관찰수단이 융착 접속기의 이미지 모니터를 위하여 사용된다면, 3 내지 10㎛ 만큼 미세한 코어부가 관찰될 수 있지만, 유사한 프로파일(profile)의 광섬유가 착오에 의해서 인식될 수 있다.

상기 광섬유가 광섬유의 종류에 적합한 융착 접속상태하에서 융착되지 않는다면, 융착 손실은 더 크게되고, 따라서 광섬유의 융착은 처음부터 다시 시작해야만 된다. 이러한 융착을 다시 시작하기 위해서, 잘못된 접속부를 제거하고, 광섬유의 단부에 대한 피복을 제거하며, 또한 단부를 절단하는 것을 포함하는 일련의 작동이 처음부터 수행되어야만 하고, 그래서 작업 효율을 악화시키고, 작업자는 신경질적으로 된다.

상술된 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술의 하나는, JP-A-8-21923에 기재되어 있는데, 여기에서는 광섬유가 이미지 처리를 통하여 상기 광섬유의 종류를 인식함으로써 적합한 융착 접속 상태에서 융착되는 것이 기재되어 있다. 이러한 종래의 기술은, 이미지 처리를 통하여 융착 접속된 부분에서 관찰되는 광섬유의 선명도 레벨 프로파일을 인식하는 것을 포함한다. 그 다음에, 광섬유의 다양한 종류의 각각에 대한 선명도 레벨의 프로파일(이후, 선명도 프로파일로 언급함)은 이미 저장된다. 그 다음에, 상기 광섬유의 종류는 융착 접속될 광섬유의 선명도 프로파일과 대조에 의하여 인식된다. 상기 광섬유는 광섬유의 종류를 인식하고, 그리고 각 종류의 광섬유에 대한 저장된 융착 접속 상태로 부터 적절한 융착 접속 상태를 선택함으로써 융착된다.

그러나, 상기 광섬유의 형태가 상기 광섬유의 관찰된 이미지로 부터 선명도 프로파일을 얻음으로써 평가될 때에, 상기 선명도 프로파일이 관찰된 이미지의 포커스 또는 광학 특성들과, 광학 섬유의 제조 상태에 따라서 광섬유의 동일한 종류사이에서 변화되거나 또는 다르게 될 수 있도록 다양하고 복잡한 인자가 있다. 상기 종래의 기술은 리본나이즈(ribbonized) 광섬유용 융착 접속기의 예를 도시하고, 여기에서 통상적으로 낮은 배율과 긴 깊이의 포커스를 가지는 이미지 관찰 수단은 0.1 이하의 작은 수치의 개구를 가진다. 그래서, 상기 해상도는 충분히 얻어질 수 없고, 따라서 선명도 프로파일로 부터 상세한 정보를 얻는 것은 어렵게 된다.

높은 배율과 높은 해상도를 가지는 이미지 관찰 수단이 이미지 관찰용으로 사용될지라도, 예를 들면 DS 섬유 및 ED 섬유는 둘다 매우 작은 선명도 프로파일을 가지고 4㎛의 코어 직경 가지며, 특히 상기 선명도 프로파일사이에서의 비교로 부터 구별하는 것은 어렵다. 종래의 기술에서, 상기 선명도 프로파일사이의 비교는, 섬유축의 중심근처에 있는 변위된 포인트사이의 간격을 사용함으로써 이루어진다. 따라서, 상기 선명도 프로파일이 상기 광섬유의 종류에 따라서 분명하게 다르게 될 때에 상기 기술이 효과적일지라도, 모든 종류의 광섬유를 구별하는 것은 어렵다.

본 발명은 상술된 환경의 견지에서 성취되는 것으로서, 본 발명의 목적은 상기 광섬유의 종류가 완전하게 구별될 수 있는 각각의 광섬유에 적합한 융착 접속 상태하에서 광섬유를 융착 접속하기 위한 장치와 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 버트 방전(butt discharge)에 의하여 광섬유의 단부를 융착 접속하기 위한 융착 접속 장치를 제공하는데, 상기 융착 접속 장치는, 광섬유의 단부를 관찰하기 위한 관찰 매카니즘과, 픽업된 이미지(picked up image)로 부터 광섬유 단면의 선명도 분포 파형의 패러미터 데이터(parameter data)를 측정하기 위한 이미지 처리 섹션과, 데이터 등록 섹션에서 미리 등록된 퍼지(fuzzy) 작동 데이터로 부터 측정된 패러미터 데이터용의 분포각(a degree of attribution)을 얻고 또한 퍼지 작동을 통하여 광섬유의 종류를 인식하기 위한 퍼지 작동 섹션 및, 융착 접속 상태 등록 섹션의 미리 등록된 각 종류의 광섬유용 융착 접속 상태로 상기 인식된 광섬유의 종류를 대조하기 위한 대조 섹션(collating section)과, 대조 결과를 디스플레이하기 위한 디스플레이 유닛과, 융착 접속 매카니즘 및, 제어 섹션을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 버트 방전에 의하여 광섬유의 단부를 융착 접속하기 위한 융착 접속방법을 제공하는데, 상기 융착 접속방법은, 이미지 관찰 매카니즘에서 상기 광섬유의 단부를 관찰하는 단계와, 이미지 처리 섹션에서 픽업된 이미지로 부터 단면으로 된 광섬유의 선명도 분포 파형의 패러미터 데이터를 측정하는 단계와, 미리 등록된 퍼지 작동 데이터로 부터 측정된 패러미터 데이터용 귀속도(degree of attribution)을 얻으며 또한 퍼지 작동섹션에서 퍼지 작동을 통하여 광섬유의 종류를 인식하기 위한 단계와, 대조 섹션에서 미리 등록된 광섬유의 각 종류용의 융착 접속상태로 상기 인식된 광섬유 종류를 대조하는 단계와, 상기 대조 결과를 디스플 레이하는 단계 및, 융착 접속 매카니즘에서 상기 광섬유를 융착 접속하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 블록 다이아그램.

도 2는 픽업된 이미지를 도시하는 도면.

도 3은 선명도 분포 파형을 설명하기 위한 그래프.

도 4는 상기 선명도 분포 파형의 미분 파형(differential waveform)을 설명하기 위한 그래프.

도 5는 멤버쉽 함수(membership function)를 설명하기 위한 그래프.

도 6은 상기 멤버쉽 함수의 특정예를 도시하는 그래프.

도 7은 상기 선명도 분포 파형의 벗어남(deviation)을 설명하기 위한 그래프.

도 8은 상기 광섬유의 종류를 구별하는 결과를 디스플레이하는 도면.

도 9는 본 발명의 실시예를 도시하는 흐름도.

본원 발명의 도면에서, 도면 부호 1은 이미지 관찰 매카니즘을 도시하고, 도면 부호 2는 이미지 처리 섹션을 도시하며, 도면 부호 3은 데이터 등록 섹션을 도시하고, 도면 부호 4는 퍼지 작동 섹션을 도시하며, 도면 부호 5는 융착 접속상태 등록 섹션을 도시하고, 도면 부호 6은 대조 섹션을 도시하며, 도면 부호 7은 모니터 디스플레이 유닛을 도시하고, 도면 부호 8은 제어 섹션을 도시하며, 도면 부호 9는 융착 접속 매카니즘을 도시하고, 도면 부호 11은 광섬유를 도시하며, 도면 부호 12는 마이크로스코프(microscope)를 도시하고, 도면 부호 13은 광 소스를 도시하며, 도면 부호 14는 미러를 도시하고, 또한 도면 부호 15는 포커스 구동 섹션을 도시한다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 블록 다이아그램이다. 도 1에서, 도면 부호 1은 이미지 관찰 매카니즘을 도시하고, 도면 부호 2는 이미지 처리 섹션을 도시하며, 도면 부호 3은 데이터 등록 섹션을 도시하고, 도면 부호 4는 퍼지 작동 섹션을 도시하며, 도면 부호 5는 융착 접속상태 등록 섹션을 도시하고, 도면 부호 6은 대조 섹션을 도시하며, 도면 부호 7은 모니터 디스플레이 유닛을 도시하고, 도면 부호 8은 제어 섹션을 도시하며, 도면 부호 9는 융착 접속 매카니즘을 도시하고, 도면 부호 11은 광섬유를 도시하며, 도면 부호 12는 마이크로스코프를 도시하고, 도면 부호 13은 광 소스를 도시하며, 도면 부호 14는 미러를 도시하고, 도면 부호 15는 포커스 구동 섹션을 도시한다.

상기 이미지 관찰 매카니즘(1)은 서로에 대하여 대각선으로 배치된 CCD 카메라를 가진 마이크로스코프(12)를 사용하여서 2개의 방향으로 부터 융착 접속 매카니즘(상세하게 설명되지 않고 또한 도시되지 않음)에 의하여 융착 접속에 의하여 버트되고(butted) 유지되는 한 쌍의 광섬유의 이미지를 픽업한다. 상기 이미지를 픽업하기 위하여 조사하는 광 소스(13)는 백그라운드 쪽으로 부터 미러(14)를 거쳐서 상기 광섬유(11)를 조사하도록 배치된다. 높은 배율과 높은 해상도의 마이크로스코프(12)는 마이크로프로세서로 상기 제어 섹션(8)에 의하여 제어되는 포커스 포인트를 조정하기 위한 상기 포커스 구동 섹션(15)을 가진다.

상기 마이크로스코프(12)에 의하여 관찰되는 광섬유 이미지는 이미지 처리 섹션(2)에서 선명도 분포 파형으로 부터 광섬유의 소정 데이터를 얻기 위하여 측정된다. 상기 측정된 데이터를 위하여, 귀속도(a degree of attribution)는 퍼지 작동 섹션(4)에서 데이터 등록 섹션(3)에서 미리 등록된 퍼지 데이터 메모리의 데이터로 언급됨으로써 계산된다. 다수 종류의 광섬유의 각각을 위한 귀속도는 비교되고, 상기 광섬유의 종류에 대한 후보(candidate)를 선택하도록 계산되며, 이것은 상기 후보의 정당함을 밝히고 또한 상기 광섬유의 종류를 결정한다.

상기 광섬유의 종류가 결정된다면, 상기 대조 섹션(6)은 상기 광섬유의 종류와, 상기 융착 접속 상태 등록 섹션(5)에 미리 등록된 형태의 융착 접속 상태를 대조시킨다. 상기 융착 접속 상태가 설정 상태와 매치된다면, 상기 광섬유는 융착 접속 매카니즘(9)을 사용하여서 상기 설정 융착 접속 상태하에서 접속된다. 상기 융착 접속상태가 설정 상태와 언매치된다면, 재시도 또는 접속용을 위한 지시가 이루어진다. 상기 대조 섹션(6)의 대조 결과가 모니터 디스플레이 유닛(7)위에 디스플레이된다. 상기 융착 접속의 실행이 마이크로프로세서로서 상기 제어 섹션(8)에서 상기 융착 접속 매카니즘(9)을 제어함으로써, 상기 등록된 융착 접속 상태하에서 이루어진다. 각 섹션의 상세한 것은 아래에서 설명된다.

무엇보다도, 상기 이미지 처리 섹션(2)은 이미지 관찰 매카니즘(1)에 의하여 픽업된 광섬유 이미지를 얻기 위한 이미지 습득 수단(2a)과, 선명도 분포 파형(이후에는 선명도 프로파일로 언급함)으로서 이미지를 검출하기 위한 파형 검출 수단(2b) 및, 상기 선명도 프로파일로 부터 데이터를 측정하기 위한 데이터 측정수단(2c)을 포함한다.

도 2는 상기 이미지 습득 수단(2a)에 의하여 얻어질 광섬유의 이미지 픽업 스크린을 도시하는 도면이다. 도 2에서, 융착 접속될 광섬유 쌍의 단부는 융착 접속되기 이전에 버트(butt)된다. 상기 광섬유를 통과하는 광은 상기 광섬유가 로드 렌즈로서 작용하기 때문에 집광되고, 그리고 상기 광이 중심에 집광되는 곳에서 선명도 분포를 가진다. 따라서, 상기 전달되는 광은 백그라운드 광 선명도에 대하여 새도우(shadow)로서 어두운 부분에서 집광된다.

상기 이미지 픽업 스크린위에서, 스트립 이미지가 디스플레이되며, 중앙 섹션에서 수평으로 나타나는 전달광의 밝은 부분(21)과, 상기 밝은 부분(21)의 상부쪽과 하부쪽위에서 나타나는 새도우로서의 어두운 부분(22)으로서 구성된다. 서로 다른 굴절율을 가지는 코어부로 인하여 상기 밝은 부분의 중심에 보다 밝은 부분(23)이 나타난다. 이러한 픽업 이미지는 샘플링 라인(sampling line)(24)을 따라서 추출되고, 상기 선명도 프로파일을 얻기 위하여 수학적으로 작동된다. 이러한 샘플링은 몇몇 포인트(4개 내지 5개 포인트)에서 이루어짐으로써, 상기 평균값 데이터가 얻어진다.

도 3은 도 2의 이미지용으로서 광섬유 단면의 선명도 프로파일을 도시하는 그래프이고, 여기에서 상기 광섬유의 선명도는 종축을 따라서 지시되고, 직경 방향에서의 위치는 횡축을 따라서 지시된다. 상기 선명도 프로파일은 중심 섹션에서 밝은 부분(25)과, 양쪽에 있는 어두운 부분(26) 및, 외부쪽에서 백그라운드 선명도 를 나타내는 밝은 부분으로 구성된다. 상기 중심 섹션에서의 밝은 부분(25)은 중심에서 돌출 크레스트(crest)(27)와, 이것의 왼쪽 및 오른쪽에서의 크레스트(28)를 구비한다. 크레스트의 수와 , 상기 크레스트의 간격 및 높이는 광섬유의 종류에 따라서 서로 다를 수 있다. 상기 중심 크레스트(27)는 코어부를 지시하고, 광섬유의 거의 중심에 위치될 것으로 보다 쉽게 인식된다. 또한, 트로프(trough)(30)는 중심 크레스트(27)의 양쪽에서 보다 쉽게 인식된다.

도 3의 선명도 프로파일을 미분화시킴으로써, 미분값 파형은 도 4에 도시된 바와 같이 얻어진다. 상기 미분값이 0과 동일한 곳의 위치와 수는 크레스트의 수에 따라서 서로 다르게 되지만, 상기 코어부용 크레스트(27)의 꼭대기 위치(vertex position)(29)는 쉽게 얻어진다. 상기 미분값이 0인 중심으로서 상기 꼭대기 위치(29)를 가로지르는 최대 미분값사이의 거리는 코어 직경(A)으로서 정의되고, 상기 꼭대기 위치(29)의 양쪽에서의 0의 미분값사이의 거리는 코어 직경(B)으로서 정의된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 코어 직경(A)은 코어부에서 크레스트(27)의 중간 복부에서 가변성 밀도의 경계 거리(폭)를 지시하고, 상기 코어 직경(B)은 상기 트로프(30)사이의 거리를 지시한다. 또한, 상기 크레스트의 수는 각도적인 파형에서의 피크의 수와 동일하고, 그리고 상기 크레스트(27)의 꼭대기 위치(29)와, 상기 코어부의 트로프(30)사이의 선명도 거리(또는 코어 높이)가 측정되고, 데이터로서 습득된다. 그밖에, 상기 크레스트(27)의 높이는 트로프(30)로 부터가 아니라 상기 어두운 부분(26)으로부터의 선명도 레벨에 의하여 표현될 수 있거나, 또는 대조가 상기 데이터로서 얻어질 수 있다.

항상, 상기 SM 섬유는 도 3에 도시된 바와 같이 3개의 크레스트의 파형을 가지고, 여기에서 중앙 크레스트는 코어부를 지시한다. 상기 DS 섬유 및 ED 섬유의 각각은 작은 코어 직경과, 상기 코어와 크래딩(cladding)사이의 굴절율에서의 큰 차이를 실질적으로 가짐으로써, 상기 코어부용의 중앙 크레스트(27)는 가늘게되고 또한 보다 높게 된다. 또한, 상기 굴절율 분포가 볼록하게 되기 때문에, 상기 광의 집광은 복잡하게 되고, 따라서 상기 크레스트의 저부가 스프레드(spread)되거나, 또는 크레스트의 수가 증가될 수 있다. 한편, 상기 MM섬유(GI 종류)는 크레스트의 높이가 뚜렷하게 감소하는 경향을 가지고 점차 변화되는 굴절율을 가진다.

이러한 방법에서, 상기 광섬유의 선명도 프로파일은 광섬유의 종류에 따라서 서로 다르게 되고, 상기 데이터 측정 수단(2c)에 의하여 측정된다. 상기 귀속도(degree of attribution)는 퍼지 작동 섹션(4)에 의하여 선명도 프로파일로 부터 측정되는 데이터로 대체된다. 상기 광섬유의 종류는 얻어지는 귀속도로 부터 인식된다. 퍼지 작동 방법을 실행함에 있어서, 상기 멤버쉽 함수용으로 준비하기 위하여 얻어진다. 다시 도 1로 돌아가서, 상기 데이터 등록 섹션(3)은 이하에 설명될 것이다.

상기 데이터 등록 섹션(3)은 융착 접속될 광섬유의 종류를 구별하기 위하여 미리 상기 데이터를 저장한다. 상기 데이터 등록 섹션(3)은 데이터 처리 수단(3a)과 퍼지 데이터 메모리(3b)를 포함한다. 상기 데이터 처리 수단(3a)은 평균값을 계산하고, 이미지 처리 섹션에 의하여 측정되는 데이터로 부터 표준 편차값을 계산함으로써 멤버쉽 함수 데이터를 발생시킨다. 또한, 이것은 부가의 데이터로서 새 롭게 측정된 데이터를 습득하고, 상기 데이터를 업데이트시킨다. 상기 퍼지 데이터 메모리(3b)는 데이터 처리 수단에 의하여 퍼지 작동에 노출되는 광섬유 종류 데이터를 축적하고, 새롭게 측정되는 광섬유용의 귀속도를 측정하기 위하여 사용된다.

도 5는 본 발명의 퍼지 작동에서 사용가능한 멥버쉽 함수의 통상적인 예이며, 여기에서 상기 멤버쉽 함수는 볼록한 형태가 된다. 상기 함수는 분포폭에서 데이터의 퍼지니스(fuzziness)를 나타내고, 상기 귀속도가 중심값에서 하나가 되는 가능성을 가진다. 그러나, 상기 데이터의 분포가 함수에 의해서 표현되는 한, 다른 형태 또는 일반적인 퍼지 이론이 사용될 수 있다. 도 5의 멤버쉽 함수는 중심값에서 꼭대기 점을 가지고 저부에서 분포폭을 가지는 삼각형으로 표현되고, 여기에서 상기 귀속도는 종축을 따라서 나타나고, 상기 패러미터 데이터는 횡축을 따라서 나타난다. 상기 중심값은 데이터의 평균값이고, 상기 분포폭은 표준적인 편차값으로 된다. 상기 분포폭을 몇배(즉, 한쪽에서 5배)로 만듬으로써, 상기 표준적인 편차값과 멤버쉽 함수는, 상기 측정값이 평균값으로 부터 벗어나지 않고 또한 넓은 범위에서 0으로 되지 않는 정도로 그렇게 정당하게 된다.

도 6은 실질적인 측정 데이터로 부터의 상기 멤버쉽 함수의 예를 도시한다. 도 6a는 코어 직경(A)을 가지는 멤버쉽 함수이고, 도 6b는 코어 직경(B)를 가진 멤버쉽 함수이며, 도 6c는 코어 높이를 가진 멤버쉽 함수이고, 도 6d는 크레스트 수를 가진 멤버쉽 함수이다. 이들 도면으로 부터 알 수 있는바와 같이, 상기 코어 직경(B)(도 3에서 트로프(30)사이의 거리)에서, 상기 SM 섬유와 상기 MM 섬유사이의 명백한 차이가 없고, 또한 상기 표준의 편차가 포함될 때에, 상기 코어 직경(A)에서 상기 DS 섬유(DS1은 통상적인 분산 시프트된 광섬유를 지시하고, 또한 DS2는 코어 팽창형의 분산 시프트된 광섬유를 지시한다)와 ED 섬유사이에는 명백한 차이가 없다. 상기 멤버쉽 함수를 발생함에 있어서, 상기 적용 범위는 좁게 잘못되게 조정될 수 있다.

도 7은 상기 SM 섬유의 포커스 위치(3개의 위치)가 변화될 때에 상기 선명도 프로파일의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 선명도 프로파일은 정확하게 동일한 광섬유를 가지고 상기 이미지를 균일하게 픽업하기 위한 포커스 위치를 변화시킴으로써 변화된다. 따라서, 적용성을 증가시키기 위하여, 상기 포커스 설정 위치 이전 및 이후의 위치에서 측정되는 값을 포함하는 프로파일을 계획적으로 분산시킴으로써 상기 멤버쉽 함수의 분산 폭을 증가시킬 필요가 있다.

상기 멤버쉽 함수는 공지된 데이터 또는 데이터 등록으로부터 미리 발생된 필요가 있다. 그러나, 상기 융착 접속이 광섬유의 종류를 새롭게 구별함으로써 이루어질 때에, 상기 구별을 위하여 측정된 데이터는 이미 존재하는 멤버쉽 함수에 새롭게 부가되는 것이 가능하다. 또한, 상기 광섬유의 종류는 이것을 성공적으로 배울 수 있는 사용자에 의하여 정의되는 새로운 섬유를 부가함으로써 또한 구별될 수 있다. 데이터의 연속적인 부가에 의하여, 상기 구별을 위한 데이터베이스의 양은 증가될 수 있고, 상기 광섬유의 종류는 보다 상세하고 높은 정밀도로 인식될 수 있다.

상기 부가적인 데이터는 다음의 수학식에 따라서 유지될 수 있다.

여기에서, n은 데이터의 수이고,

는 평균값이며,

는 표준 편차값이고,

는 부가적인 데이터이다.

여기에서, 만약 수가 n이고, 평균값과 표준 편차값이 이미 알려져 있다면, 부가적인 데이터로 인하여 적절화가 수행될 수 있다. 상기 데이터에 부가되는 웨이트(weight)가 상기 수 n를 변화시킴으로써 변화되기 때문에, 적응성의 범위 또는 학습 속도(부가의 수)는 설정될 수 있다.

다시 도 1에서, 상기 광섬유의 종류를 구별하기 위한 퍼지 작동 섹션(4)은 아래에 설명될 것이다. 상기 퍼지 작동 섹션(4)은 퍼지 작동 수단(4a)과, 비교 계산 수단(4b)과, 후보 검증 수단(4c) 및 섬유 종류 결정 수단(4d)을 포함한다. 상기 퍼지 작동 수단(4a)은 이미지 처리 섹션(2)에 의하여 측정되는 데이터의 귀속도를 치환한다. 상기 귀속도의 치환(substitution)은 퍼지 데이터 메모리(3b)에 저장된 도 6의 멤버쉽 함수로 부터 상기 광섬유의 종류로서 측정된 데이터용으로 이루어진다.

표 1은 상기 귀속도를 계산하는 예를 나타내고 있다. 표 1의 값은 설명을 위한 전형적인 것일 뿐이며, 실질적인 값과는 다르다.

표 1의 계산은 아래에 설명될 것이다.

밝은 부분용으로 측정된 크레스트(crest)의 수가 3개로 가정되면, 도 6d의 멤버쉽 함수로 부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 SM 섬유, MM 섬유, DS1 섬유 및 ED 섬유의 귀속도는 각각 0.8, 0.9, 0.9 및 0.5를 각각 가진다. 이와 유사하게, 상기 코어 직경(B)이 9㎛이고 코어 높이가 60 스텝(step)이라고 가정하면, 이러한 광섬유는 표 1에 나타난 바와 같이 광섬유의 종류를 위한 귀속도를 가지며, 상기 표 1은 도 6의 각 패러미터용의 멤버쉽 함수로 부터 계산된다.

상기 퍼지 작동 수단(4a)에 의하여 계산된 수치값은 측정된 데이터의 광섬유의 종류를 위한 후보를 선택하기 위하여 비교 계산 수단(4b)에 의하여 사용된다. 이러한 후보 선택은 최소/최대 방법을 사용하여서 이루어진다. 상기 최소/최대 방법은 각 광섬유 종류를 위한 최소 귀속도를 처음으로 선택하는 것을 포함한다. 표 1에서, 상기 SM 섬유는 코어 직경(B)용으로 0.5이고, 상기 MM 섬유는 코어 높이용으로 0.3이고, 상기 DS1 섬유는 코어 직경(B)용으로 0.8이며, 상기 ED 섬유는 코어 직경(B)용으로 0이다. 그 다음, 최대 귀속도는 각 광섬유의 종류용으로 최소 귀속 도사이에서 선택된다. 즉, 상기 최대 귀속도가 DS1 섬유용으로 0.8이기 때문에, 상기 광섬유의 종류용의 후보는 DS1 섬유로 판정된다.

최소/최대 방법용의 수학적인 표현은 다음과 같은 방법으로 표현된다. 여기에서, F는 귀속도의 수치값을 가지는 확신도(degree of confidence)이고, m은 멤버쉽 함수이며, "i,j,k,l...."은 패러미터이고, t는 광섬유의 종류이다.

상술된 방법으로 결정된 광섬유의 종류는 후보 검증 수단(4c)에 의하여 명백하게 된다. 후보를 위하여 선택된 귀속도가 확신도이기 때문에, 상기 후보로서 결정된 광섬유 종류를 위한 귀속도가 작을 때에, 상기 후보의 명백함은 불명료하게 된다. 따라서, 임계값이 귀속도용으로 설정된다면, 상기 후보가 상기 임계값보다 더 작은 귀속도를 가질 때에 상기 후보의 인식은 불명료하게 될 수 있다. 최대 귀속도로 상기 후보를 선택함에 있어서, 가능하다면 동일한 최대 귀속도를 가지는 2개의 후보 또는, 상기 제 1 및 제 2 후보사이의 귀속도가 소정값보다 더 작은 차이가 디스플레이된다. 이러한 경우에, 상기 광섬유의 종류는 측정을 다시 함으로써 결정될 수 있거나, 또는 랭킹(ranking)을 기초로 하여서 결정될 수 있다.

상기 광섬유의 종류가 후보 검증 수단(4c)에 의하여 명백하게 되고, 상기 명백함이 양호하다면, 상기 후보는 섬유 종류 결정수단(4d)에 의하여 결정된다. 아래의 표 2는 거의 대부분이 만족스러운 것으로 되는 샘플링 테스트의 결과를 나타낸다. 이러한 인식의 정밀도는 이미 설명한 바와 같이 데이터의 부가와 축적에 의하여 또한 상승될 수 있다.

광섬유의 종류를 결정하는 결과는 도 8에 도시된 바와 같이, 모니터 디스플레이 유닛(7)위에서 섬유 이미지와 함께 디스플레이된다. 상기 광섬유의 종류를 결정하는 것은 광섬유의 왼쪽과 오른쪽 각각에서 분리되게 이루어진다. 상기 광섬유의 종류는 왼쪽 및 오른쪽 광섬유 각각을 위하여 디스플레이되고, 여기에서 융착 상태가 디스플레이될 수 있다. 작업자는 융착 접속을 수행하기 위하여 촉진될 수 있거나, 상기 디스플레이동안에 상기 작업을 일단 방해함으로써 재시도된다. 상기 광섬유의 종류를 결정함에 있어서, 상기 광섬유의 종류와 측정 데이터는 데이터 등록 섹션(3)에 부가된다.

상기 광섬유의 종류가 결정된다면, 상기 광섬유의 종류는 융착 접속상태 등록 섹션(5)과 대조 섹션(6)에 의하여 대조된다. 상기 융착 접속상태 등록 섹션(5)은 융착 접속상태를 입력하기 위한 설정 수단(5a)과, 융착 상태를 저장하기 위한 메모리(5b)를 포함한다. 상기 융착 상태는, 예를 들면, 예열 시간과, 단부면 간극, 방전 전류 및, 각 광섬유 종류용의 방전 시간을 포함한다.

상기 광섬유의 종류와, 융착 접속 상태가 대조 섹션(6)에 의하여 대조된 이후에, 상기 융착 접속은 자동적으로 수행되거나, 작업자의 확인에 의하여 수행된다. 상기 대조 결과가 광섬유의 종류와 매치되고, 접속이전에 작업자에 의하여 미리 선택되는 융착 접속 상태와 매치된다면, 상기 융착 접속은 아무런 방해가 없이 자동적으로 수행된다. 이러한 경우에, 그 결과는 상기 모니터 디스플레이 유닛(7)위에 디스플레이되지 않고, 따라서 작업자의 일을 경감시킨다. 상기 대조 결과가 상기 광섬유의 종류와 융착 접속상태와 언매치된다면, 그 결과는 디스플레이 내용에 따라서 재시도되거나 또는 융착 접속을 수행하도록 작업자에게 촉구시키기 위하여 상기 모니터 디스플레이 유닛(7)위에 디스플레이된다. 상기 융착 접속 그 자체는 잘 공지된 방법과 매카니즘을 사용하는 마이크로프로세서로써 상기 제어 섹션(8)의 제어하에서 상술된 융착 접속 상태를 기초로 하여서 상기 융착 접속 매카니즘(상세하게 도시하지 않음)을 구동시킴으로써 수행된다.

도 9의 흐름도를 참고로 하여, 본 발명의 융착 접속방법이 아래에 설명될 것이다. 도 9에서, 자동적인 방법은 점선으로 표시된 프레임내에 도시되고, 수동적인 방법은 프레임 바깥쪽에 도시된다. 상기 광섬유의 종류를 결정하도록 섬유 데이터를 발생시키기 위한 섬유 등록의 흐름은 흐름도의 왼쪽에 도시되고, 융착 접속의 흐름은 오른쪽에 도시된다.

무엇보다도, 왼쪽에서의 섬유 등록의 흐름도는 아래에 설명될 것이다. 여기에서, 광섬유의 클리어 종류(clear type)를 가진 한 쌍의 광섬유가, 융착 접속의 경우에서와 같이 상기 융착 접속 장치에 설정된다. 먼저, 상기 광섬유가 설정된다. 그 다음, 단계 S1에서, 상기 광섬유의 종류(이미 공지되어 있다면 상기 선택중의 하나 또는 알려져 있지 않으면 그 이름)가 선택되어서 입력된다. 다음의 단계인 D2 내지 D5는 광섬유의 이미지 처리를 포함한다.

단계 D2에서, 광 조정은 이미지 관찰 매카니즘(도 1)에 의하여 이루어짐으로써, 상기 광섬유의 관찰된 픽업 이미지는 적절한 상태에서 이루어진다. 그 다음, 단계 D3에서, 상기 광섬유의 픽업 위치가 쉽게 관찰될 스크린의 중심에 위치될 수 있도록 상기 버트위치가 위치될 수 있다. 그런 다음에, 단계 D4에서, 미리 설정된 포커스 위치에서 관찰된 이미지의 포커스 포인트를 설정하기 위하여 포커싱이 이루어진다.

단계 D5에서, 상기 광섬유의 데이터가 측정된다. 상기 데이터 측정은 광섬유의 버트 스크린(butt screen)(도 2)위에서 몇몇 포인트를 샘플링하고, 그리고 이미지 처리를 통하여 광섬유의 선명도 프로파일(도 3)을 발생시킴으로써 이루어진다. 미분처리 공정(도 4)은 코어 직경과, 코어 높이 및 크레스트 수를 포함하는 패러미터 데이터를 습득하기 위하여 선명도 프로파일을 기초로 하여서 수행된다.

단계 D6에서, 상기 측정된 데이터가 처리된다. 상기 데이터 처리 공정은, 발생된 데이터가 데이터 베이스에서 섬유 데이터로서 등록되어 있는 측정된 데이터를 기초로하여서 멤버쉽 함수(도 5 및 도 6)를 발생시키는 단계를 포함한다. 그런 다음, 단계 D7에서, 상기 광섬유는 융착 접속 장치로 부터 제거된다.

오른쪽에서의 융착 접속 흐름은 아래에 설명될 것이다. 여기에서, 상기 광섬유의 종류는 이미 공지될 수 있지만, 불확실하거나 또는 완전히 알려지지 않을 수 있다. 융착 접속될 한 쌍의 광섬유는 광섬유 등록의 경우에서와 같이 상기 융착 접속 장치에 설정된다. 상기 광섬유가 설정된 이후에, 먼저 단계 S1에서, 상기 융착 접속 상태는 선택되고 입력된다. 상기 광섬유의 종류와 관련된 융착 접속 상태는 상기 광섬유의 종류에 의하여 선택될 수 있다. 상기 융착 접속상태는 미리 평가되어 있다면, 상기 광섬유의 종류를 추측하는 것을 기초로 하여서 상기 데이터베이스에 등록되는 융착 접속 데이터의 피스(piece)사이로 부터 선택된다. 상기 광섬유의 종류가 완전히 모르게 된다면, 상기 선택 메뉴에 제공되는 "자동 선택"이라는 아이템이 선택될 수 있다.

단계 S2에서의 광조정과, 단계 S3에서의 버팅(butting)과, 단계 S4에서의 포커싱 및, 단계 S5에서의 섬유의 측정은 이전에 설명한 바와 같이 섬유 등록과 정확하게 똑같은 흐름으로 상기 이미지 처리에 포함되고, 그래서 여기에서 설명하지 않는다. 상기 단계 S5에서 섬유 측정에 측정되는 데이터는 필요하다면 데이터베이스에 부가될 수 있거나, 단계 D6에서의 섬유 등록의 처리는 평행하게 수행될 수 있다.

단계 S6 내지 S8은 광섬유의 종류와, 융착 접속 상태의 접속 대조를 결정하는 것에 포함된다. 단계 S6에서, 상기 설정된 광섬유의 종류가 인식된다. 상기 광섬유의 종류의 인식은 데이터베이스에서 퍼지작동된 데이터(도 6)으로 언급되는 단계 S5에서 측정된 데이터의 귀속도를 계산하고, 그리고 최소 최대 방법에 의하여 광섬유의 종류를 인식함으로써 이루어진다.

상기 섬유 종류가 단계 S6에서 인식된 이후에, 상기 데이터베이스에 등록된 광섬유의 각 종류의 융착 접속 상태가 대조된다. 이들이 단계 S1에서 선택된 융착 접속상태와 매치된다면, 상기 작동은 다음의 융착 접속공정으로 진행한다. 단계 S1에서 선택된 융착 접속상태와 언매치된다면, 상기 대조 결과는 단계 S8에서 디스플레이 유닛에서 디스플레이된다. 상기 접속이 디스플레이된 데이터로 부터 적절하지 못한 것으로 결정된다면, 상기 작동은 융착 접속상태를 다시 설정하기 위하여 단계 S1으로 복귀한다. 상기 디스플레이된 데이터를 통하여 가능하게 되는 접속이 언매치되는 것이 결정되면, 공정은 다음의 접속 처리로 진행하게 된다.

다음의 단계 S9 내지 S13은 잘 공지된 방법에 의하여 광섬유의 융착 접속을 수행하는 단계를 포함한다. 무엇보다도, 단계 S9에서 광섬유의 단부면을 측정함에 있어서, 광섬유사이의 단부면 간극과, 광섬유의 단부면 형상 및, 먼지 부착이 측정된다. 단계 S10에서, 상기 단부면 형상이 잘못된 것으로 첵크된다면, 상기 광섬유는 상기 장치로 부터 제거되고, 다시 절단된다. 상기 광섬유의 단부면에 어떠한 이상도 없게 된다면, 상기 광섬유는 단계 S11에서 이들의 축과 정렬하게 된다. 계속하여서, 단계 S12에서, 상기 광섬유는 융착 접속 상태에 설정된 방전 전류와, 방전 시간동안에 융착 접속된다. 그리고 단계 S12에서 융착 접속된 이후의 첵크함에 있어서, 두껍거나 또는 얇은 접속부의 외형과, 먼지 및 공기 버블(bubble)의 혼합물과, 코어부의 경사 및, 오정렬이 첵크된다. 그 다음에, 단계 S14에서, 상기 광섬유는 융착 접속장치로 부터 제거된다.

단일 코어의 광섬유가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 또한 높은 배율을 이미지 관찰 매카니즘을 사용하면서 리본나이즈 광섬유(ribbonized optical fiber)에 적용가능하다. 이러한 경우에, 상기 리본나이즈 광섬유가 동일한 종류의 광섬유로 분명하게 구성된다면, 하나의 리본나이즈(ribbonzied) 광섬유는 인식 공정에 노출될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명이 특정 실시예와 관련하여서 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않고 다양한 변화 또는 변경이 이루어질 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

본 발명은 2000년 12월 5일자 JP-A-2000-369681를 기초로 하며, 상기 특허의 내용은 참조로 본원에 합체된다.

상술한 설명으로 부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 따라서, 상기 광섬유는 상기 광섬유의 모든 종류를 정확하게 인식하고, 그리고 광섬유의 종류에 적합한 융착 접속상태를 선택함으로써 적절하게 융착 접속될 수 있다. 또한, 자동적인 인식을 위하여 데이터베이스에 부가되는 것이 가능하고, 또한 인식 정밀도를 증가시킬 수 있다.

Claims (11)

1. 버트 방전(butt discharging)에 의하여 광섬유의 단부를 융착 접속하기 위한 융착 접속장치에 있어서,

   상기 광섬유의 단부를 관찰하기 위한 이미지 관찰 매카니즘과;

   픽업 이미지로 부터 광섬유 단면의 선명도 분포 파형의 패러미터 데이터를 측정하기 위한 이미지 처리 섹션과;

   데이터 등록 섹션에 이미 등록된 퍼지 작동 데이터로 부터 측정된 패러미터 데이터용의 귀속도(a degree of attribution)를 얻고, 또한 퍼지 작동을 통하여 광섬유의 종류를 인식하기 위한 퍼지 작동 섹션과;

   융착 접속상태 등록 섹션에 이미 등록된 광섬유의 각 형태를 위한 융착 접속상태로 상기 인식된 종류의 광섬유를 대조하기 위한 대조 섹션(collation section)과;

   상기 대조 결과를 디스플레이하기 위한 디스플레이 유닛과;

   융착 접속 매카니즘 및;

   제어 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 융착 접속장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 패러미티 데이터는 적어도 하나의 크레스트(crest)와, 코어 직경 및, 상기 선명도 분포 파형의 코어 높이를 포함하는 것을 특징으로 하는 융착 접속장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 데이터 등록 섹션은 상기 패러미터 데이터를 회수하고 또한 퍼지 작동 데이터를 발생시키기 위한 데이터 처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 융착 접속장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 미리 등록된 상기 작동 데이터는 광섬유 단면의 선명도 분포 파형의 패러미터 데이터의 평균값과 표준편차값의 멤버쉽 함수(membership function)인 것을 특징으로 하는 융착 접속장치.
5. 버트 방전(butt discharging)에 의하여 광섬유의 단부를 융착 접속하기 위한 융착 접속방법에 있어서,

   이미지 관찰 매카니즘에서 상기 광섬유의 단부를 관찰하는 단계와;

   이미지 처리 섹션에서 픽업된 이미지로 부터 광섬유의 단면의 선명도 분포 파형의 패러미터 데이터를 측정하는 단계와;

   이미 등록된 퍼지 작동 데이터로부터 측정된 패러미터 데이터용 귀속도(a degree of attribution)를 얻고, 퍼지 작동 섹션에서 퍼지 작동을 통하여 상기 광섬유의 종류를 인식하는 단계와;

   대조 섹션에서 이미 등록된 광섬유의 각 종류를 위하여 융착 접속 상태로 상기 인식된 광섬유의 종류를 대조하는 단계와;

   상기 대조 결과를 디스플레이하는 단계 및;

   융착 접속 매카니즘에서 상기 광섬유를 융착 접속하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 융착 접속방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 패러미티 데이터는 적어도 하나의 크레스트(crest)와, 코어 직경 및, 상기 선명도 분포 파형의 코어 높이를 포함하는 것을 특징으로 하는 융착 접속방법.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 미리 등록된 퍼지 작동 데이터는 상기 광섬유 단면의 선명도 분포 파형의 패러미터 데이터용 표준 편차값과 평균값의 멤버쉽 함수인 것을 특징으로 하는 융착 접속방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 멤버쉽 함수는 상기 선명도 분포 파형이 설정된 위치로 부터 시프트된 광섬유 이미지를 픽업하기 위한 포커스 포인트를 구비하는 패러미터 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 융착 접속방법.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 멤버쉽 함수는 새롭게 융착 접속될 광섬유의 측정된 패러미터 데이터를 부가로 구비하는 것을 특징으로 하는 융착 접속방법.
10. 제 5 항에 있어서, 퍼지 작동을 하기 위하여 다수 형태의 광섬유의 각각을 위하여 상기 측정된 패러미터 데이터의 다수의 피스(piece)각각의 귀속도를 얻는 단계와, 광섬유 종류 각각용의 귀속도의 최소값을 선택하는 단계 및, 상기 선택된 최소값사이에서 최대값을 선택하는 단계 및, 측정된 광섬유의 종류로서의 상기 선택된 최대값을 지시하는 광섬유의 종류를 인식하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 융착 접속방법.
11. 제 5 항에 있어서, 상기 인식된 광섬유의 종류를 위한 접속상태의 대조 결과가 미리설정된 접속상태와 매칭된다면, 상기 융착 접속은 대조 결과를 디스플레이하지 않고 수행되는 것을 특징으로 하는 융착 접속방법.

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