WO2021161724A1 - 光ファイバの融着接続機及び光ファイバを融着接続する方法 - Google Patents

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face
end faces
optical fiber
discharge
optical fibers
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貴洋 諏訪
和文 上甲
智義 佐々木
一芳 大木
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住友電工オプティフロンティア株式会社
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    • 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
    • G02B6/2553—Splicing machines, e.g. optical fibre fusion splicer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B6/24—Coupling light guides
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    • G02B6/2552—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding reshaping or reforming of light guides for coupling using thermal heating, e.g. tapering, forming of a lens on light guide ends
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    • 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
    • G02B6/2555—Alignment or adjustment devices for aligning prior to splicing

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical fiber fusion splicer and a method of fusion splicing an optical fiber.
  • Patent Document 1 discloses a technique relating to an optical fiber fusion splicer.
  • the fusion splicer described in this document is a device for fusion splicing two optical fibers to each other.
  • This device includes imaging means, information extraction means, storage means, selection means, discharge means, and control means.
  • the imaging means obtains a transmitted light image by transmitted light at the ends of the two optical fibers.
  • the information extraction means extracts end face information of each of the two optical fibers by using the brightness distribution of the transmitted light image.
  • the storage means stores a plurality of connection conditions in advance.
  • the selection means selects the connection condition corresponding to the end face information from the plurality of connection conditions.
  • the discharge means generates an arc discharge that is applied to the connecting end faces of the two optical fibers.
  • the control means controls the amount of discharge energy of the arc discharge according to the connection conditions selected by the selection means.
  • the optical fiber fusion splicer includes an image acquisition unit, a condition setting unit, and a fusion splicing unit.
  • the image acquisition unit acquires an image including each end face of the first and second optical fibers in a state where the end faces of the first and second optical fibers to be connected are arranged to face each other.
  • the condition setting unit grasps the state of each end face based on the image and sets the connection condition according to the state of each end face.
  • the fusion splicing unit fuses and connects the first and second optical fibers to each other by electric discharge between the pair of electrode rods according to the connection conditions set by the condition setting unit.
  • connection conditions are the position of each end face before the start of discharge, the distance between each end face before the start of discharge, the preliminary discharge time, the main discharge time, the amount of pushing after each end face comes into contact with each other, and each end face pushed together. Includes at least one of the later pullback amounts.
  • the method of fusion-bonding the optical fibers includes an image acquisition step, a condition setting step, and a fusion-bonding connection step.
  • the image acquisition step acquires an image including each end face of the first and second optical fibers in a state where the end faces of the first and second optical fibers to be connected are arranged to face each other.
  • the condition setting step grasps the state of each end face based on the image, and sets the connection condition according to the state of each end face.
  • the first and second optical fibers are fused and spliced to each other by electric discharge between the pair of electrode rods according to the connection conditions set by the condition setting step.
  • connection conditions are the position of each end face before the start of discharge, the distance between each end face before the start of discharge, the preliminary discharge time, the main discharge time, the amount of pushing after each end face comes into contact with each other, and each end face pushed together. Includes at least one of the later pullback amounts.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the optical fiber fusion splicer according to the embodiment.
  • FIG. 1 shows the appearance of the windshield cover in a closed state.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the optical fiber fusion splicer according to the embodiment.
  • FIG. 2 shows the appearance of the fusion splicer with the windshield cover opened so that the internal structure of the fusion splicer can be seen.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing a configuration of an internal system included in the fusion splicer.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the fusion control unit.
  • FIG. 5 is a diagram showing the operation of the fusion splicer of one embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing the operation of the fusion splicer of one embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing the operation of the fusion splicer of one embodiment.
  • FIG. 8 is a view of the end face of the optical fiber viewed from the optical axis direction.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing an image obtained by a camera that captures an image from a certain direction.
  • FIG. 10 is a view of the end face of the optical fiber viewed from the optical axis direction.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing an image obtained by a camera that captures an image from a certain direction.
  • FIG. 12 is a view of the end face of the optical fiber viewed from the optical axis direction.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing an image obtained by a camera that captures images from another direction.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing the position of each end face before the start of discharge.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a fusion splicing method according to an embodiment.
  • connection conditions such as discharge power and the position of the tip of the optical fiber are set.
  • the quality of the fusion splicing changes, and the amount of increase in transmission loss (connection loss) in the splicing portion increases or decreases.
  • Suitable connection conditions vary depending on the condition of the end face of the optical fiber.
  • the optical fiber fusion splicer includes an image acquisition unit, a condition setting unit, and a fusion splicer.
  • the image acquisition unit acquires an image including each end face of the first and second optical fibers in a state where the end faces of the first and second optical fibers to be connected are arranged to face each other.
  • the condition setting unit grasps the state of each end face based on the image and sets the connection condition according to the state of each end face.
  • the fusion splicing unit fuses and connects the first and second optical fibers to each other by electric discharge between the pair of electrode rods according to the connection conditions set by the condition setting unit.
  • connection conditions are the position of each end face before the start of discharge, the distance between each end face before the start of discharge, the preliminary discharge time, the main discharge time, the amount of pushing after each end face comes into contact with each other, and each end face pushed together. Includes at least one of the later pullback amounts.
  • the "image including the end face” is not limited to the image obtained by directly capturing the end face, and also includes an image obtained by capturing the portion including the end portion of the optical fiber from the side surface without the end face directly appearing in the image.
  • the method of fusion-bonding the optical fibers includes an image acquisition step, a condition setting step, and a fusion-bonding connection step.
  • the image acquisition step acquires an image including each end face of the first and second optical fibers in a state where the end faces of the first and second optical fibers to be connected are arranged to face each other.
  • the condition setting step grasps the state of each end face based on the image, and sets the connection condition according to the state of each end face.
  • the first and second optical fibers are fused and spliced to each other by electric discharge between the pair of electrode rods according to the connection conditions set by the condition setting step.
  • connection conditions are the position of each end face before the start of discharge, the distance between each end face before the start of discharge, the preliminary discharge time, the main discharge time, the amount of pushing after each end face comes into contact with each other, and each end face pushed together. Includes at least one of the later pullback amounts.
  • the "image including the end face” is not limited to the image obtained by directly capturing the end face, and also includes an image obtained by capturing the portion including the end portion of the optical fiber from the side surface without the end face directly appearing in the image.
  • the connection conditions set according to the state of each end face are the position of each end face before the start of discharge, the distance between each end face before the start of discharge, the preliminary discharge time, and so on. It includes at least one of the main discharge time, the amount of pushing after the end faces are in contact with each other, and the amount of pulling back after pushing each of the end faces.
  • more suitable connection conditions are set according to the state of the end face of the optical fiber. Can be done. Therefore, the quality of the fusion spliced connection can be further improved and the connection loss can be reduced.
  • connection conditions are at least three of the above position, the above interval, the preliminary discharge time, the main discharge time, the push-in amount, and the pull-back amount. May include one.
  • the quality of the fusion splicing can be further improved and the connection loss can be further reduced.
  • the above positions are the positions of the end faces with respect to the line connecting the central axes of the pair of electrode rods at the start of the preliminary discharge.
  • the pre-discharge time may be the time from the start of the arc discharge to the start of the relative movement of the first and second optical fibers in order to bring the end faces into contact with each other.
  • the main discharge time may be the time from when the end faces come into contact with each other until the application of the voltage to the pair of electrode rods is stopped.
  • the pushing amount may be the moving distance when the first and second optical fibers are relatively moved in the same direction during discharging after the end faces are brought into contact with each other.
  • the pull-back amount is the movement when the first and second optical fibers are relatively moved in the direction in which the end faces are separated from each other during the fusion splicing after the end faces are brought into contact with each other and the end faces are further pushed. It may be a distance.
  • the state of each end face may include the position and depth of dents on each end face.
  • the state of each end face may include the position and height of the protrusion at the edge of each end face.
  • the state of each end face may include the direction and angle of inclination of each end face.
  • FIGS. 1 and 2 are perspective views showing the appearance of the optical fiber fusion splicer (hereinafter, simply referred to as a fusion splicer) 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 1 shows the appearance of the windshield cover in the closed state.
  • FIG. 2 shows the appearance of the fusion splicer 10 in a state where the windshield cover is opened and the internal structure of the fusion splicer 10 can be seen.
  • the fusion splicer 10 is a device for fusion splicing optical fibers to each other by electric discharge.
  • the fusion splicer 10 includes a box-shaped housing 2.
  • a fusion splicing portion 3 for fusing the optical fibers to each other and a heater 4 are provided on the upper portion of the housing 2.
  • the heater 4 heats and contracts the fiber reinforcing sleeve that covers the fused portion of the optical fiber.
  • the fusion splicer 10 further includes a monitor 5, a windshield cover 6, a power switch 7, and a connection start switch 8.
  • the monitor 5 displays various information.
  • the various information includes, for example, the fusion connection status of the optical fibers captured by the camera arranged inside the housing 2.
  • the windshield cover 6 prevents wind from entering the fusion splicing portion 3.
  • the power switch 7 is a push button for switching the power on / off of the fusion splicer 10 according to the operation of the user.
  • the connection start switch 8 is a push button for starting an operation for fusing the optical fibers to each other according to the operation of the user.
  • the fusion splicer 3 has a pair of fiber positioning portions 3a, a pair of electrode rods 3b, and a holder mounting portion on which a pair of optical fiber holders 3c can be mounted. There is.
  • Each of the optical fibers to be fused is held and fixed to the optical fiber holder 3c, and each of the optical fiber holders 3c is placed and fixed to the holder mounting portion.
  • the fiber positioning portion 3a is arranged between the pair of optical fiber holders 3c, and positions the tip end portion of the optical fiber held in each of the optical fiber holders 3c.
  • the electrode rods 3b are arranged between the pair of fiber positioning portions 3a, and the tip of each optical fiber is softened by arc discharge.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the internal system included in the fusion splicer 10.
  • the fusion splicer 10 includes a fusion control unit 12, a camera 9, and a monitor 5 in addition to the fusion splicing unit 3 described above.
  • the camera 9 is an example of the image acquisition unit in the present embodiment.
  • the camera 9 is arranged inside the housing 2.
  • the camera 9 acquires an image including each end face in a state where the end faces of the two optical fibers to be connected are opposed to each other, and generates image data.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the fusion control unit 12.
  • the fusion control unit 12 may be configured as a computer including a CPU 12a, a RAM 12b, and a ROM 12c.
  • the fusion control unit 12 reads and writes data to the RAM 12b and the ROM 12c under the control of the CPU 12a while reading and executing the program stored in the ROM 12c in advance.
  • the fusion control unit 12 can realize each function of the fusion control unit 12 by this.
  • the operating status of the fusion control unit 12 is always displayed on the monitor 5 during the operation of the fusion connector 10.
  • the fusion control unit 12 is electrically connected to the connection start switch 8.
  • the fusion control unit 12 receives an electric signal from the connection start switch 8.
  • the fusion control unit 12 includes a basic control unit 13 and a condition setting unit 14.
  • the basic control unit 13 controls the operation of the fusion splicer unit 3.
  • the basic control unit 13 receives an operation of the connection start switch 8 by the user and controls the contact operation between the tips of the optical fibers and the arc discharge in the fusion splicing unit 3.
  • the contact operation between the tips of the optical fibers includes the positioning process of the optical fibers by the fiber positioning unit 3a, that is, the control of the tip position of each optical fiber.
  • Control of arc discharge includes control of discharge power, discharge start timing and discharge end timing.
  • Various connection conditions such as the tip position of the optical fiber and the discharge power are stored in, for example, the ROM 12c.
  • connection condition is set by the condition setting unit 14.
  • the condition setting unit 14 grasps the state of each end face of the two optical fibers based on the image acquired by the camera 9, and sets the connection condition according to the state of each end face.
  • a plurality of connection conditions may be prepared in advance, and one of the connection conditions may be selected according to the state of each end face.
  • the connection condition may be set by calculating from a predetermined approximate expression set in advance using a specific numerical value obtained according to the state of each end face.
  • both may be combined. That is, the reference connection condition prepared in advance is set, and the amount to be changed from the reference connection condition is calculated from a predetermined approximate expression using a specific numerical value obtained according to the state of each end face. It may be set.
  • the operation of the fusion splicer 10 of the present embodiment having the above configuration is as follows. First, as shown in FIG. 5, the user holds the optical fiber F1 (first optical fiber) and the optical fiber F2 (second optical fiber) to be connected in the optical fiber holder 3c, respectively. .. Then, the optical fiber holder 3c is placed on the holder mounting portion. At this time, the end face F1a of the optical fiber F1 and the end face F2a of the optical fiber F2 are arranged so as to face each other. Next, the user instructs the fusion splicer 10 to start the fusion splicing. This instruction is given via the connection start switch 8. In response to this instruction, as shown in FIG.
  • the basic control unit 13 positions the optical fibers F1 and F2 based on the positions of the end faces F1a and F2a set as the connection conditions. After that, as shown in FIG. 7, the basic control unit 13 starts an arc discharge between the pair of electrode rods 3b.
  • the end faces F1a and F2a are separated from each other.
  • the arc discharge corresponds to a preliminary discharge for pre-softening the end faces F1a and F2a before fusion.
  • the basic control unit 13 controls the position of the fiber positioning unit 3a to bring the end faces F1a and F2a closer to each other and bring them into contact with each other. Then, by continuing the arc discharge (main discharge), the end faces F1a and F2a are further softened and fused to each other.
  • FIG. 8 is a view of the end surface F2a of one of the optical fibers F2 as viewed from the front (in the optical axis direction).
  • the arrows MSX and MSY in the figure indicate the observation directions by the camera 9, respectively. That is, in this example, at least two cameras 9 are installed, and the two cameras 9 image the end faces F1a and F2a from the directions MSX and MSY that are orthogonal to each other.
  • the directions MSX and MSY intersect the optical axis directions of the optical fibers F1 and F2, and are orthogonal to each other in one example.
  • a light source 11 for illuminating the optical fibers F1 and F2 is arranged at a position facing the camera 9 with the optical fibers F1 and F2 interposed therebetween.
  • a chip (dent) A is generated at the position shown in FIG. 8 on the end face F2a.
  • the chip A of the end face F2a clearly appears in the image PY obtained by the camera 9 imaged from the direction MSY.
  • the position and size (depth) of the chip A on the end face F2a can be analyzed based on two images obtained from the two cameras 9 taken from the directions MSX and MSY, respectively.
  • the positions and shapes of the optical fibers F1 and F2 are confirmed by the contours of at least one of the core CR and the clad CL.
  • the core CR is brightened by the illumination light from the light source 11
  • the clad CL is darkened by the refraction of the illumination light from the light source 11.
  • FIG. 10 is a view of the end surface F2a of one of the optical fibers F2 as viewed from the front (optical axis direction). It is assumed that a protrusion (lip) B at the edge is generated at the position shown in FIG. 10 on the end surface F2a. Then, as shown in FIG. 11, the lip B protruding from the edge of the end face F2a clearly appears in the image PY obtained by the camera 9 imaged from the direction MSY. The position and size (height) of the lip B on the end face F2a can be analyzed based on two images obtained from the two cameras 9 taken from the directions MSX and MSY, respectively.
  • FIG. 12 is a view of the end surface F2a of one of the optical fibers F2 as viewed from the front (optical axis direction), and the inclination of the end surface F2a in the optical axis direction is represented by shades of color. That is, the darker the color, the farther it is from the opposite end face F1a, and the lighter the color, the closer it is to the opposite end face F1a. In this way, it is assumed that the end face F2a is inclined in the direction shown in FIG. Then, as shown in FIG. 13, the inclination of the end face F2a clearly appears in the image PX obtained by the camera 9 imaged from the direction MSX.
  • the direction and magnitude (angle) of the inclination of the end face F2a can be analyzed based on two images obtained from the two cameras 9 imaged from the directions MSX and MSY, respectively.
  • connection conditions set according to the states of the end faces F1a and F2a of the optical fibers F1 and F2 will be described in detail.
  • the connection conditions set according to the states of the end faces F1a and F2a are (1) the positions of the end faces F1a and F2a before the start of discharge, and (2) the end faces F1a and F2a before the start of discharge.
  • Interval (3) Preliminary discharge time, (4) Main discharge time, (5) Pushing amount after each end face F1a, F2a is in contact, and (6) After pushing each end face F1a, F2a. It contains at least one, more preferably three or more, of the withdrawal amounts.
  • Positions of the end faces F1a and F2a before the start of discharge are the states shown in FIG. 14, that is, the positions of the pair of electrode rods 3b at the start of pre-discharge.
  • the amount of heating increases or decreases as the distance between the discharge center and each of the end faces F1a and F2a changes according to the end face positions X1 and X2.
  • the time required for movement until the end faces F1a and F2a come into contact with each other changes according to the end face positions X1 and X2.
  • the end face positions X1 are predetermined so that there is no abnormality in the predetermined end face reference positions, that is, the end faces F1a and F2a.
  • the end face F1a or F2a having the chip A is brought closer to the discharge center axis E as compared with the optimum value of X2.
  • the end face position X1 or X2 with respect to the discharge center axis E is reduced.
  • the end face position X1 or X2 is set to, for example, about 70% of the end face reference position. Thereby, the connection loss can be reduced.
  • the condition setting unit 14 calculates the end face positions X1 and X2 with respect to the discharge center axis E by a predetermined calculation formula based on the depth of the chip A obtained from the image.
  • the maximum value of the end surface position X1 or X2 of the lip B or the end surface F1a or F2a having an inclination is made to match a predetermined end face reference position. Thereby, the connection loss can be reduced.
  • the condition setting unit 14 calculates the end face position X1 or X2 by a predetermined calculation formula based on the maximum value Xa and the minimum value Xb obtained from the image.
  • the end face spacing reference value is an optimum value of the spacing D, which is predetermined so that there is no abnormality in the end faces F1a and F2a.
  • the interval D is, for example, about 70% of the end face interval reference value.
  • the condition setting unit 14 calculates the interval D by a predetermined calculation formula based on the depth of the chip A obtained from the image.
  • the median value of the difference between the maximum distance Da and the minimum distance Db between the end faces F1a and F2a is determined. Match the end face spacing reference value. Thereby, the connection loss can be reduced.
  • the condition setting unit 14 calculates the interval D by a predetermined formula based on the difference between the maximum interval Da and the minimum interval Db obtained from the image.
  • the pre-discharge time is the relative movement of the optical fibers F1 and F2 in order to bring the end faces F1a and F2a into contact with each other after starting the arc discharge in the state shown in FIG. The time to start.
  • the depth of the chip A shown in FIG. 9 is a predetermined value (for example, 10 ⁇ m) or more, for example, by making the preliminary discharge time longer than the predetermined reference time, the end faces F1a and F2a are chipped when they come into contact with each other.
  • the connection loss can be reduced by making A small (shallow).
  • the reference time is an optimum length of the preliminary discharge time, which is predetermined as assuming that there is no abnormality in the end faces F1a and F2a.
  • the pre-discharge time is, for example, 1.3 times or more and twice or less the reference time.
  • the condition setting unit 14 calculates the preliminary discharge time by a predetermined calculation formula based on the depth of the chip A obtained from the image.
  • the pre-discharge time is made longer than the predetermined reference time.
  • the preliminary discharge time is, for example, 1.3 times or more and 2 times or less the reference time.
  • the condition setting unit 14 calculates the preliminary discharge time by a predetermined calculation formula based on the protrusion amount or the inclination angle of the lip B obtained from the image.
  • the main discharge time is the time from when the end faces F1a and F2a come into contact with each other until the end of the arc discharge.
  • the present discharge time is the time from when the end faces F1a and F2a come into contact with each other until the application of the voltage to the pair of electrode rods 3b is stopped.
  • the pre-discharge and the main discharge are performed continuously in time.
  • the chip A shown in FIG. 9 is present on the end faces F1a or F2a, the axial deviation progresses during the fusion splicing starting from the chip A. Therefore, for example, by making the main discharge time shorter than the predetermined reference time, the amount of shaft misalignment can be reduced and the connection loss can be reduced.
  • the reference time is the optimum length of the main discharge time, which is predetermined as assuming that there is no abnormality in the end faces F1a and F2a.
  • the main discharge time is, for example, 30% or more and 70% or less of the reference time.
  • the condition setting unit 14 calculates the main discharge time by a predetermined calculation formula based on the depth of the chip A obtained from the image. Even when either the lip B shown in FIG. 11 or the end face F2a shown in FIG. 13 is inclined, the outer edge portion farthest from the end face on the other side, in other words, the most retracted outer edge portion on the end face is used as the starting point. Axis misalignment progresses during fusion splicing.
  • the condition setting unit 14 calculates the main discharge time by a predetermined calculation formula based on the protrusion amount or the inclination angle of the lip B obtained from the image.
  • Push-in amount after the end faces F1a and F2a are in contact with each other means that the optical fibers F1 and F2 are relatively moved from the state shown in FIG. It refers to the moving distance when the optical fibers F1 and F2 are relatively moved in the same direction during discharging after the end faces F1a and F2a are brought into contact with each other.
  • the chip A shown in FIG. 9 is present on the end faces F1a or F2a, the axial deviation progresses during the fusion splicing starting from the chip A.
  • the reference push-in amount is an optimum value of the push-in amount, which is predetermined as assuming that there is no abnormality in the end faces F1a and F2a.
  • the pushing amount is, for example, 150% or more of the reference time.
  • the condition setting unit 14 calculates the pushing amount by a predetermined calculation formula based on the depth of the chip A obtained from the image. When either the lip B shown in FIG. 11 or the inclination of the end face F2a shown in FIG. 13 is present, there is a variation in the interval D within the end face.
  • the condition setting unit 14 calculates the pushing amount by a predetermined calculation formula based on the protrusion amount or the inclination angle of the lip B obtained from the image.
  • the calculated push-in amount includes the case where the push-in amount is zero, that is, the case where the push-in is not performed.
  • the pullback amount after pushing the end faces F1a and F2a together is the pullback amount after the end faces F1a and F2a are brought into contact with each other and then the end faces F1a and F2a are further pressed. It refers to the moving distance when the optical fibers F1 and F2 are relatively moved in the opposite direction during the fusion splicing after being pushed in, that is, in the direction in which the end faces F1a and F2a are separated from each other.
  • the above-mentioned pushing amount may become non-uniform in the cross section orthogonal to the central axis of the optical fibers F1 and F2. If it becomes non-uniform, the core portion may be deformed and the connection loss may increase. Therefore, for example, the connection loss can be reduced by pulling back 20% or more of the pushing amount.
  • the condition setting unit 14 calculates the pullback amount by a predetermined calculation formula based on the depth of the chip A obtained from the image. Even when either the lip B shown in FIG. 11 or the end face F2a shown in FIG. 13 is inclined, the above-mentioned pushing amount may be non-uniform in the end face.
  • the condition setting unit 14 calculates the pullback amount by a predetermined calculation formula based on the protrusion amount or the inclination angle of the lip B obtained from the image.
  • the calculated pullback amount includes the case where the pullback amount is zero, that is, the case where the pullback is not performed.
  • connection conditions set according to the states of the end faces F1a and F2a may include the following (7) preliminary discharge power.
  • (7) Preliminary discharge power The pre-discharge power is the relative movement of the optical fibers F1 and F2 in order to bring the end faces F1a and F2a into contact with each other after starting the arc discharge in the state shown in FIG. The arc discharge power in the period until the start.
  • the depth of the chip A shown in FIG. 9 is a predetermined value (for example, 10 ⁇ m) or more, for example, the preliminary discharge power is made larger than the reference value of the predetermined preliminary discharge power.
  • the reference value of the preliminary discharge power is an optimum value of the preliminary discharge power, which is predetermined as assuming that there is no abnormality in the end faces F1a and F2a.
  • the condition setting unit 14 calculates the preliminary discharge power by a predetermined calculation formula based on the depth of the chip A obtained from the image. When either the lip B shown in FIG. 11 or the end face F2a shown in FIG. 13 is inclined, for example, the preliminary discharge power is made larger than the reference value.
  • the condition setting unit 14 calculates the preliminary discharge power by a predetermined calculation formula based on the protrusion amount or the inclination angle of the lip B obtained from the image.
  • the states of the end faces F1a and F2a of the two optical fibers F1 and F2 are analyzed and grasped based on the respective observation images. ..
  • the connection conditions are set according to the states of the end faces F1a and F2a. That is, as a result of analyzing the states of the end faces F1a and F2a, if there is no abnormality in any of the end faces F1a and F2a, a predetermined connection condition as a reference is set.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a fusion splicing method according to the present embodiment.
  • This fusion splicing method can be suitably realized by using the fusion splicing machine 10 described above.
  • the image acquisition step S1 in a state where the end faces F1a and F2a of the optical fibers F1 and F2 to be connected are arranged to face each other (see FIG. 6), an image including the end faces F1a and F2a is acquired by the camera 9. do.
  • each end face After grasping the state of each end face F1a, F2a, for example, the presence / absence of at least one of the chipped A, the lip B, and the end face inclination and the size thereof based on the acquired image, each end face
  • the connection conditions are set according to the states of F1a and F2a.
  • the connection conditions set according to the states of the end faces F1a and F2a are (1) the positions of the end faces F1a and F2a before the start of discharge, and (2) the end faces F1a and F2a before the start of discharge.
  • connection condition may further include the above-mentioned (7) preliminary discharge power.
  • the states of the end faces F1a and F2a of the two optical fibers F1 and F2 are analyzed and grasped based on the respective observation images. Then, the connection conditions are set according to the states of the end faces F1a and F2a. That is, as a result of analyzing the states of the end faces F1a and F2a, if there is no abnormality in any of the end faces F1a and F2a, a predetermined connection condition as a reference is set.
  • connection condition is different from the standard predetermined connection condition depending on the state of the end face having the abnormality.
  • connection conditions set according to the states of the end faces F1a and F2a are (1) the positions of the end faces F1a and F2a before the start of discharge, and (2). ) The distance between the end faces F1a and F2a before the start of discharge, (3) the preliminary discharge time, (4) the main discharge time, (5) the amount of pushing after the end faces F1a and F2a are in contact with each other, and (6). It includes at least one of the pull-back amounts after pushing the end faces F1a and F2a into each other.
  • connection conditions set according to the states of the end faces F1a and F2a may include at least three of the above (1) to (6). In this case, the quality of the fusion splicing can be further improved and the connection loss can be further reduced.
  • optical fiber fusion splicer and the method for fusion-connecting optical fibers according to the present disclosure are not limited to the above-described embodiment, and various other modifications are possible.
  • three states of chipping, lip, and inclination are exemplified as the end face state of the optical fiber, but various states other than these are used as the end face state of the optical fiber which is a judgment material when setting the connection condition. May be included.
  • the connection conditions set according to the states of the end faces F1a and F2a may include other conditions in addition to at least one of the above (1) to (6).
  • connection conditions include, for example, the relative amount of misalignment of the optical fibers F1 and F2, the time interval between each discharge when intermittently discharging, and the like.
  • This discharge power may be included in the connection conditions, or may be constant regardless of the end face state of the optical fiber.
  • the connection conditions set according to the states of the end faces F1a and F2a of the optical fibers F1 and F2 are the amount of change from the reference connection conditions according to the states of the end faces F1a and F2a together with the reference connection conditions. Including those that set.

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Abstract

光ファイバの融着接続機（１０）は、画像取得部（９）と、条件設定部（１４）と、融着接続部（３）とを備える。画像取得部（９）は、接続対象である第１及び第２の光ファイバ（Ｆ１，Ｆ２）の端面（Ｆ１ａ，Ｆ２ａ）同士が対向配置された状態において、第１及び第２の光ファイバ（Ｆ１，Ｆ２）の各端面（Ｆ１ａ，Ｆ２ａ）を含む画像を取得する。条件設定部（１４）は、画像に基づいて各端面（Ｆ１ａ，Ｆ２ａ）の状態を把握し、各端面（Ｆ１ａ，Ｆ２ａ）の状態に応じて接続条件を設定する。融着接続部（３）は、条件設定部により設定された接続条件に従って、一対の電極棒（３ｂ）間の放電によって第１及び第２の光ファイバ（Ｆ１，Ｆ２）を互いに融着接続する。接続条件は、放電開始前における各端面（Ｆ１ａ，Ｆ２ａ）の位置（Ｘ１，Ｘ２）、放電開始前における各端面（Ｆ１ａ，Ｆ２ａ）同士の間隔（Ｄ）、予備放電時間、本放電時間、各端面同士が接した後の押し込み量、及び、各端面同士を押し込んだ後の引き戻し量のうち少なくとも一つを含む。

Description

光ファイバの融着接続機及び光ファイバを融着接続する方法
　本開示は、光ファイバの融着接続機及び光ファイバを融着接続する方法に関する。本出願は、２０２０年２月１３日出願の日本出願第２０２０－０２２２８７号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用する。
　特許文献１には、光ファイバの融着接続機に関する技術が開示されている。この文献に記載された融着接続機は、２本の光ファイバを互いに融着接続するための装置である。この装置は、撮像手段、情報抽出手段、記憶手段、選択手段、放電手段、及び制御手段を備える。撮像手段は、２本の光ファイバの端部の、透過光による透過光画像を得る。情報抽出手段は、透過光画像の輝度分布を利用して、２本の光ファイバの端面情報をそれぞれ抽出する。記憶手段は、予め複数の接続条件を記憶する。選択手段は、複数の接続条件の中から、端面情報に対応した接続条件を選択する。放電手段は、２本の光ファイバの接続端面に照射されるアーク放電を発生する。制御手段は、選択手段により選択された接続条件にしたがって、アーク放電の放電エネルギー量を制御する。
特開２００５－３１４３９号公報
　本開示の一形態に係る光ファイバの融着接続機は、画像取得部と、条件設定部と、融着接続部と、を備える。画像取得部は、接続対象である第１及び第２の光ファイバの端面同士が対向配置された状態において、第１及び第２の光ファイバの各端面を含む画像を取得する。条件設定部は、画像に基づいて各端面の状態を把握し、各端面の状態に応じて接続条件を設定する。融着接続部は、条件設定部により設定された接続条件に従って、一対の電極棒間の放電によって第１及び第２の光ファイバを互いに融着接続する。接続条件は、放電開始前における各端面の位置、放電開始前における各端面同士の間隔、予備放電時間、本放電時間、各端面同士が接した後の押し込み量、及び、各端面同士を押し込んだ後の引き戻し量のうち少なくとも一つを含む。
　本開示の一形態に係る光ファイバを融着接続する方法は、画像取得ステップと、条件設定ステップと、融着接続ステップと、を含む。画像取得ステップは、接続対象である第１及び第２の光ファイバの端面同士が対向配置された状態において、第１及び第２の光ファイバの各端面を含む画像を取得する。条件設定ステップは、画像に基づいて各端面の状態を把握し、各端面の状態に応じて接続条件を設定する。融着接続ステップは、条件設定ステップにより設定された接続条件に従って、一対の電極棒間の放電によって第１及び第２の光ファイバを互いに融着接続する。接続条件は、放電開始前における各端面の位置、放電開始前における各端面同士の間隔、予備放電時間、本放電時間、各端面同士が接した後の押し込み量、及び、各端面同士を押し込んだ後の引き戻し量のうち少なくとも一つを含む。
図１は、一実施形態に係る光ファイバの融着接続機の外観を示す斜視図である。図１は、風防カバーが閉じている状態の外観を示す。 図２は、一実施形態に係る光ファイバの融着接続機の外観を示す斜視図である。図２は、風防カバーが開けられて融着接続機の内部構造が見える状態の外観を示す。 図３は、融着接続機が備える内部システムの構成を示す機能ブロック図である。 図４は、融着制御部のハードウェア構成の例を示すブロック図である。 図５は、一実施形態の融着接続機の動作を示す図である。 図６は、一実施形態の融着接続機の動作を示す図である。 図７は、一実施形態の融着接続機の動作を示す図である。 図８は、光ファイバの端面を光軸方向から見た図である。 図９は、或る方向から撮像するカメラにおいて得られる画像を模式的に示す図である。 図１０は、光ファイバの端面を光軸方向から見た図である。 図１１は、或る方向から撮像するカメラにおいて得られる画像を模式的に示す図である。 図１２は、光ファイバの端面を光軸方向から見た図である。 図１３は、別の方向から撮像するカメラにおいて得られる画像を模式的に示す図である。 図１４は、放電開始前における各端面の位置を模式的に示す図である。 図１５は、一実施形態に係る融着接続方法を示すフローチャートである。
［本開示が解決しようとする課題］
　光ファイバの融着接続を行う際には、放電パワー及び光ファイバの先端の位置といった接続条件を設定する。この接続条件次第で、融着接続の品質が変化し、融着部分における伝送損失の増加量（接続損失）が増減する。好適な接続条件は、光ファイバの端面の状態に応じて変化する。
［本開示の効果］
　本開示によれば、融着接続の品質を高めることができる光ファイバの融着接続機及び光ファイバを融着接続する方法を提供することが可能となる。
　［本開示の実施形態の説明］
　最初に、本開示の実施形態を列記して説明する。一実施形態に係る光ファイバの融着接続機は、画像取得部と、条件設定部と、融着接続部と、を備える。画像取得部は、接続対象である第１及び第２の光ファイバの端面同士が対向配置された状態において、第１及び第２の光ファイバの各端面を含む画像を取得する。条件設定部は、画像に基づいて各端面の状態を把握し、各端面の状態に応じて接続条件を設定する。融着接続部は、条件設定部により設定された接続条件に従って、一対の電極棒間の放電によって第１及び第２の光ファイバを互いに融着接続する。接続条件は、放電開始前における各端面の位置、放電開始前における各端面同士の間隔、予備放電時間、本放電時間、各端面同士が接した後の押し込み量、及び、各端面同士を押し込んだ後の引き戻し量のうち少なくとも一つを含む。ここで「端面を含む画像」は、端面を直接撮像した画像に限られるものではなく、端面が直接画像に現れておらず光ファイバの端部を含む部分を側面から撮像した画像も含む。
　一実施形態に係る光ファイバを融着接続する方法は、画像取得ステップと、条件設定ステップと、融着接続ステップと、を含む。画像取得ステップは、接続対象である第１及び第２の光ファイバの端面同士が対向配置された状態において、第１及び第２の光ファイバの各端面を含む画像を取得する。条件設定ステップは、画像に基づいて各端面の状態を把握し、各端面の状態に応じて接続条件を設定する。融着接続ステップは、条件設定ステップにより設定された接続条件に従って、一対の電極棒間の放電によって第１及び第２の光ファイバを互いに融着接続する。接続条件は、放電開始前における各端面の位置、放電開始前における各端面同士の間隔、予備放電時間、本放電時間、各端面同士が接した後の押し込み量、及び、各端面同士を押し込んだ後の引き戻し量のうち少なくとも一つを含む。ここで「端面を含む画像」は、端面を直接撮像した画像に限られるものではなく、端面が直接画像に現れておらず光ファイバの端部を含む部分を側面から撮像した画像も含む。
　これらの融着接続機及び融着接続方法では、各端面の状態に応じて設定される接続条件が、放電開始前における各端面の位置、放電開始前における各端面同士の間隔、予備放電時間、本放電時間、各端面同士が接した後の押し込み量、及び、各端面同士を押し込んだ後の引き戻し量のうち少なくとも一つを含む。この場合、例えば特許文献１に記載された装置のように放電エネルギー量（放電パワー）のみを制御する場合と比較して、光ファイバの端面の状態に応じてより好適な接続条件を設定することができる。故に、融着接続の品質を更に高めて接続損失を低減することができる。
　上記の光ファイバの融着接続機及び光ファイバを融着接続する方法において、接続条件は、上記位置、上記間隔、予備放電時間、本放電時間、上記押し込み量、及び上記引き戻し量のうち少なくとも三つを含んでもよい。この場合、融着接続の品質をより一層高めて、接続損失を更に低減することができる。
　上記の光ファイバの融着接続機及び光ファイバを融着接続する方法において、上記位置は、予備放電の開始時点における、一対の電極棒の中心軸を結ぶ線を基準とした各端面の位置であってもよい。予備放電時間は、アーク放電を開始してから、各端面同士を当接させるために第１及び第２の光ファイバの相対的な移動を開始するまでの時間であってもよい。本放電時間は、各端面同士が当接してから、一対の電極棒への電圧の印加を停止するまでの時間であってもよい。押し込み量は、各端面同士が当接してから、放電中において更に同じ向きに第１及び第２の光ファイバを相対的に移動させる際の移動距離であってもよい。引き戻し量は、各端面同士が当接した後、更に各端面を押し込んでから、融着接続中において各端面同士が離れる向きに第１及び第２の光ファイバを相対的に移動させる際の移動距離であってもよい。
　上記の光ファイバの融着接続機及び光ファイバを融着接続する方法において、各端面の状態は、各端面の凹みの発生位置及び深さを含んでもよい。各端面の状態は、各端面の縁部の出っ張りの発生位置及び高さを含んでもよい。各端面の状態は、各端面の傾斜の向き及び角度を含んでもよい。
　［本開示の実施形態の詳細］
　本開示の光ファイバの融着接続機及び光ファイバを融着接続する方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１及び図２は、本実施形態に係る光ファイバの融着接続機（以下、単に融着接続機という）１０の外観を示す斜視図である。図１は風防カバーが閉じている状態の外観を示す。図２は風防カバーが開けられて融着接続機１０の内部構造が見える状態の外観を示す。融着接続機１０は、放電によって光ファイバ同士を融着接続するための装置である。図１及び図２に示すように、融着接続機１０は箱状の筐体２を備えている。筐体２の上部には、光ファイバ同士を融着するための融着接続部３と、加熱器４とが設けられている。加熱器４は、光ファイバの融着箇所に被せられるファイバ補強スリーブを加熱して収縮させる。融着接続機１０は、モニタ５、風防カバー６、電源スイッチ７、及び接続開始スイッチ８を更に備えている。モニタ５は、様々な情報を表示する。様々な情報は、例えば、筐体２の内部に配置されたカメラによって撮像された光ファイバ同士の融着接続状況を含む。風防カバー６は、融着接続部３への風の進入を防ぐ。電源スイッチ７は、使用者の操作に応じて融着接続機１０の電源のオン／オフを切り替える為のプッシュボタンである。接続開始スイッチ８は、使用者の操作に応じて光ファイバ同士を融着するための動作を開始させるためのプッシュボタンである。
　図２に示すように、融着接続部３は、一対のファイバ位置決め部３ａと、一対の電極棒３ｂと、一対の光ファイバホルダ３ｃを載置可能なホルダ載置部と、を有している。融着対象である光ファイバそれぞれは光ファイバホルダ３ｃに保持及び固定され、光ファイバホルダ３ｃはそれぞれホルダ載置部に載置されて固定される。ファイバ位置決め部３ａは、一対の光ファイバホルダ３ｃの間に配置され、光ファイバホルダ３ｃのそれぞれに保持された光ファイバの先端部を位置決めする。電極棒３ｂは、一対のファイバ位置決め部３ａの間に配置され、アーク放電によって各光ファイバの先端を軟化する。
　図３は、融着接続機１０が備える内部システムの構成を示す機能ブロック図である。図３に示すように、融着接続機１０は、前述した融着接続部３に加えて、融着制御部１２、カメラ９およびモニタ５を備える。カメラ９は本実施形態における画像取得部の例である。カメラ９は筐体２の内部に配置される。カメラ９は、接続対象である２本の光ファイバの端面同士が対向配置された状態において、各端面を含む画像を取得し、画像データを生成する。
　図４は、融着制御部１２のハードウェア構成の例を示すブロック図である。図４に示すように、融着制御部１２は、ＣＰＵ１２ａ、ＲＡＭ１２ｂ、ＲＯＭ１２ｃを含むコンピュータとして構成されてもよい。融着制御部１２は、ＲＯＭ１２ｃに予め記憶されたプログラムを読み込み実行しつつ、ＣＰＵ１２ａの制御のもとでＲＡＭ１２ｂ及びＲＯＭ１２ｃに対するデータの読み出し及び書き込みを行う。融着制御部１２は、これによって融着制御部１２の各機能を実現することができる。融着制御部１２の動作状況は、融着接続機１０の動作中、常にモニタ５に表示される。融着制御部１２は接続開始スイッチ８と電気的に接続されている。融着制御部１２は接続開始スイッチ８からの電気信号を受ける。
　図３に示すように、融着制御部１２は、基本制御部１３及び条件設定部１４を含んで構成されている。基本制御部１３は、融着接続部３の動作を制御する。基本制御部１３は、使用者による接続開始スイッチ８の操作を受けて、融着接続部３における光ファイバの先端同士の当接動作およびアーク放電を制御する。光ファイバの先端同士の当接動作には、ファイバ位置決め部３ａによる光ファイバの位置決め処理、すなわち各光ファイバの先端位置の制御が含まれる。アーク放電の制御には、放電パワー、放電開始タイミング及び放電終了タイミングの制御が含まれる。光ファイバの先端位置及び放電パワーといった各種の接続条件は、例えばＲＯＭ１２ｃに格納されている。そして、接続条件の設定は、条件設定部１４により行われる。条件設定部１４は、カメラ９により取得された画像に基づいて、２本の光ファイバの各端面の状態を把握し、各端面の状態に応じて接続条件を設定する。接続条件を設定するにあたっては、予め複数の接続条件を用意しておき、各端面の状態に応じてそれらの接続条件からいずれかを選択してもよい。或いは、各端面の状態に応じて求めた特定の数値を用いて、予め設定した所定の近似式から計算して接続条件を設定してもよい。あるいは両者を組み合わせてもよい。すなわち、予め用意された基準となる接続条件を設定すると共に、各端面の状態に応じて求めた特定の数値を用いて所定の近似式から、基準となる接続条件から変化させる量を計算して設定することとしてもよい。
　以上の構成を備える本実施形態の融着接続機１０の動作は次のとおりである。まず、図５に示すように、使用者が、接続対象である光ファイバＦ１（第１の光ファイバ）と、光ファイバＦ２（第２の光ファイバ）とを、それぞれ光ファイバホルダ３ｃに保持させる。そして、光ファイバホルダ３ｃをホルダ載置部に載置する。このとき、光ファイバＦ１の端面Ｆ１ａと、光ファイバＦ２の端面Ｆ２ａとが、互いに対向して配置される。次に、使用者が、融着接続機１０に融着接続の開始を指示する。この指示は、接続開始スイッチ８を介して行われる。この指示を受けて、図６に示すように、基本制御部１３が、接続条件として設定された端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの位置に基づいて、光ファイバＦ１，Ｆ２の位置決めを行う。その後、図７に示すように、基本制御部１３が、一対の電極棒３ｂ間のアーク放電を開始する。
　アーク放電の開始直後は、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａが互いに離れている。このとき、アーク放電は、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａを融着前に予め軟化させるための予備放電に相当する。アーク放電が開始されると、基本制御部１３は、ファイバ位置決め部３ａの位置を制御することにより、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａを互いに近づけ、互いに当接させる。そして、アーク放電を継続することにより（本放電）、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａが更に軟化し、互いに融着する。
　ここで、接続条件を設定するための判断材料である、２本の光ファイバＦ１，Ｆ２の各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態の例について説明する。図８は、一方の光ファイバＦ２の端面Ｆ２ａを正面（光軸方向）から見た図である。図中の矢印ＭＳＸ及びＭＳＹは、それぞれカメラ９による観察方向を示している。すなわち、この例ではカメラ９が少なくとも２個設置され、２つのカメラ９が互いに直交する方向ＭＳＸ，ＭＳＹから各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａを撮像する。方向ＭＳＸ，ＭＳＹは、光ファイバＦ１，Ｆ２の光軸方向と交差し、一例では直交する。光ファイバＦ１，Ｆ２を挟んでカメラ９と対向する位置には、光ファイバＦ１，Ｆ２を照明するための光源１１が配置される。
　いま、端面Ｆ２ａにおいて、図８に示す位置に欠け（凹み）Ａが生じたとする。すると、図９に示すように、方向ＭＳＹから撮像するカメラ９において得られる画像ＰＹには、端面Ｆ２ａの欠けＡが明瞭に現れる。端面Ｆ２ａにおける欠けＡの発生位置及び大きさ（深さ）は、方向ＭＳＸ，ＭＳＹからそれぞれ撮像する２つのカメラ９から得られる２つの画像に基づいて、解析され得る。図９に示すように、これらの画像において、光ファイバＦ１，Ｆ２の位置及び形状は、コアＣＲ及びクラッドＣＬのうち少なくとも一方の輪郭により確認される。画像において、コアＣＲは、光源１１からの照明光によって明るくなり、クラッドＣＬは、光源１１からの照明光の屈折により暗くなる。
　図１０は、一方の光ファイバＦ２の端面Ｆ２ａを正面（光軸方向）から見た図である。端面Ｆ２ａにおいて、図１０に示す位置に縁部の出っ張り（リップ）Ｂが生じたとする。すると、図１１に示すように、方向ＭＳＹから撮像するカメラ９において得られる画像ＰＹには、端面Ｆ２ａの縁部から突き出たリップＢが明瞭に現れる。端面Ｆ２ａにおけるリップＢの発生位置及び大きさ（高さ）は、方向ＭＳＸ，ＭＳＹからそれぞれ撮像する２つのカメラ９から得られる２つの画像に基づいて、解析され得る。
　図１２は、一方の光ファイバＦ２の端面Ｆ２ａを正面（光軸方向）から見た図であって、光軸方向における端面Ｆ２ａの傾斜を色の濃淡で表している。すなわち、色の濃い領域ほど、対向する端面Ｆ１ａに遠く、淡い領域ほど、対向する端面Ｆ１ａから近い。このように、端面Ｆ２ａにおいて、図１２に示す向きの傾斜が生じたとする。すると、図１３に示すように、方向ＭＳＸから撮像するカメラ９において得られる画像ＰＸには、端面Ｆ２ａの傾斜が明瞭に現れる。端面Ｆ２ａの傾斜の向き及び大きさ（角度）は、方向ＭＳＸ，ＭＳＹからそれぞれ撮像する２つのカメラ９から得られる２つの画像に基づいて、解析され得る。
　次に、光ファイバＦ１，Ｆ２の各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態に応じて設定される接続条件について詳細に説明する。本実施形態において、各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態に応じて設定される接続条件は、（１）放電開始前における各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの位置、（２）放電開始前における各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士の間隔、（３）予備放電時間、（４）本放電時間、（５）各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士が接した後の押し込み量、及び、（６）各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士を押し込んだ後の引き戻し量、のうち少なくとも一つ、より好ましくは三つ以上を含む。
　（１）放電開始前における各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの位置
　放電開始前における各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの位置とは、図１４に示された状態、すなわち予備放電の開始時点における、一対の電極棒３ｂの中心軸を結ぶ線（放電中心軸）Ｅを基準とした各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの位置Ｘ１，Ｘ２をいう。これらの端面位置Ｘ１，Ｘ２に応じて、放電中心と各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａとの距離が変わることにより加熱量（溶融量）が増減する。加えて、これらの端面位置Ｘ１，Ｘ２に応じて、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士が当接するまでの移動に要する時間が変化する。
　図９に示す欠けＡの深さが所定値（例えば１０μｍ）以上の場合には、例えば、所定の端面基準位置、すなわち端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａに異常が無いものとして予め定められた、端面位置Ｘ１，Ｘ２の最適値と比較して、欠けＡを有する端面Ｆ１ａ又はＦ２ａを、放電中心軸Ｅに近づける。言い換えると、放電中心軸Ｅを基準とする端面位置Ｘ１又はＸ２を小さくする。このとき、端面位置Ｘ１又はＸ２を、例えば端面基準位置の７割程度とする。これにより、接続損失を低減することができる。この場合、条件設定部１４は、画像から求められる欠けＡの深さに基づいて、所定の計算式により、放電中心軸Ｅを基準とする端面位置Ｘ１，Ｘ２を算出する。加えて、図１１に示すリップＢ、及び図１３に示す端面Ｆ２ａの傾斜のいずれかが存在する場合には、例えば、リップＢ又は傾斜を有する端面Ｆ１ａ又はＦ２ａの端面位置Ｘ１又はＸ２の最大値Ｘａと、最小値Ｘｂとの差の中央値を、所定の端面基準位置と一致させる。これにより、接続損失を低減することができる。この場合、条件設定部１４は、画像から求められる最大値Ｘａと最小値Ｘｂとに基づいて、所定の計算式により端面位置Ｘ１又はＸ２を算出する。
　（２）放電開始前における各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士の間隔
　放電開始前における各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士の間隔とは、図６に示された状態、すなわち予備放電の開始時点における端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士の間隔Ｄをいう。この間隔Ｄに応じて、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士が当接するまでの移動に要する時間が変化する。図９に示す欠けＡの深さが所定値（例えば１０μｍ）以上の場合には、例えば、所定の端面間隔基準値よりも間隔Ｄを小さくすることにより、接続損失を低減することができる。端面間隔基準値とは、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａに異常が無いものとして予め定められた、間隔Ｄの最適値である。間隔Ｄは、例えば端面間隔基準値の７割程度とされる。この場合、条件設定部１４は、画像から求められる欠けＡの深さに基づいて、所定の計算式により間隔Ｄを算出する。図１１に示すリップＢ、及び図１３に示す端面Ｆ２ａの傾斜のいずれかが存在する場合には、例えば、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士の最大間隔Ｄａと最小間隔Ｄｂとの差の中央値を所定の端面間隔基準値と一致させる。これにより、接続損失を低減することができる。この場合、条件設定部１４は、画像から求められる最大間隔Ｄａと最小間隔Ｄｂとの差に基づいて、所定の計算式により間隔Ｄを算出する。
　（３）予備放電時間
　予備放電時間とは、図６に示された状態でアーク放電を開始してから、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士を当接させるために光ファイバＦ１，Ｆ２の相対的な移動を開始するまでの時間をいう。図９に示す欠けＡの深さが所定値（例えば１０μｍ）以上の場合には、例えば、所定の基準時間よりも予備放電時間を長くすることにより、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａが互いに当接する際に欠けＡを小さく（浅く）して、接続損失を低減することができる。基準時間とは、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａに異常が無いものとして予め定められた、予備放電時間の最適長さである。予備放電時間は、例えば基準時間の１．３倍以上２倍以下とされる。この場合、条件設定部１４は、画像から求められる欠けＡの深さに基づいて、所定の計算式により予備放電時間を算出する。図１１に示すリップＢ、及び図１３に示す端面Ｆ２ａの傾斜のいずれかが存在する場合にも、例えば、所定の基準時間よりも予備放電時間を長くする。これにより、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａが互いに当接する際にリップＢ若しくは傾斜を小さくして、接続損失を低減することができる。このとき、予備放電時間は例えば基準時間の１．３倍以上２倍以下とされる。この場合、条件設定部１４は、画像から求められるリップＢの突出量又は傾斜の角度に基づいて、所定の計算式により予備放電時間を算出する。
　（４）本放電時間
　本放電時間とは、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士が当接してから、アーク放電を終了するまでの時間をいう。言い換えると、本放電時間とは、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士が当接してから、一対の電極棒３ｂへの電圧の印加を停止するまでの時間である。予備放電と本放電とは、時間的に連続して行われる。図９に示す欠けＡが端面Ｆ１ａ又はＦ２ａに存在する場合、欠けＡを起点として融着接続中に軸ずれが進行する。したがって、例えば、所定の基準時間よりも本放電時間を短くすることにより、軸ずれ量を小さくして、接続損失を低減することができる。基準時間とは、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａに異常が無いものとして予め定められた、本放電時間の最適長さである。本放電時間は、例えば基準時間の３０％以上７０％以下とされる。この場合、条件設定部１４は、画像から求められる欠けＡの深さに基づいて、所定の計算式により本放電時間を算出する。図１１に示すリップＢ、及び図１３に示す端面Ｆ２ａの傾斜のいずれかが存在する場合にも、相手側の端面から最も離れた、言い換えると、その端面において最も後退した外縁部を起点として、融着接続中に軸ずれが進行する。したがって、例えば、所定の基準時間よりも本放電時間を短くすることにより、軸ずれ量を小さくして、接続損失を低減することができる。本放電時間は、例えば基準時間の３０％以上７０％以下とされる。この場合、条件設定部１４は、画像から求められるリップＢの突出量又は傾斜の角度に基づいて、所定の計算式により本放電時間を算出する。
　（５）各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士が接した後の押し込み量
　各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士が接した後の押し込み量とは、図６に示された状態から光ファイバＦ１，Ｆ２を相対的に移動させて端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士を当接させてから、放電中において更に同じ向きに光ファイバＦ１，Ｆ２を相対的に移動させる際の移動距離をいう。図９に示す欠けＡが端面Ｆ１ａ又はＦ２ａに存在する場合、欠けＡを起点として融着接続中に軸ずれが進行する。したがって、例えば、所定の基準押し込み量よりも押し込み量を大きくすることにより、融着接続中の軸ずれの進行を抑えて、接続損失を低減することができる。基準押し込み量とは、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａに異常が無いものとして予め定められた、押し込み量の最適値である。押し込み量は、例えば基準時間の１５０％以上とされる。この場合、条件設定部１４は、画像から求められる欠けＡの深さに基づいて、所定の計算式により押し込み量を算出する。図１１に示すリップＢ、及び図１３に示す端面Ｆ２ａの傾斜のいずれかが存在する場合、端面内において間隔Ｄにばらつきが存在する。したがって、例えば、押し込み量を基準押し込み量よりも大きくすることにより、間隔Ｄの面内ばらつきの影響を抑え、接続損失を低減することができる。このとき、押し込み量は例えば基準押し込み量の１２０％以上とされる。この場合、条件設定部１４は、画像から求められるリップＢの突出量又は傾斜の角度に基づいて、所定の計算式により押し込み量を算出する。算出される押し込み量には、押し込み量がゼロである場合、すなわち押し込みを行わない場合も含まれる。
　（６）各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士を押し込んだ後の引き戻し量
　各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士を押し込んだ後の引き戻し量とは、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士を当接させた後、更に端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａを押し込んでから、融着接続中において逆向き、すなわち端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士が離れる向きに光ファイバＦ１，Ｆ２を相対的に移動させる際の移動距離をいう。図９に示す欠けＡが端面Ｆ１ａ又はＦ２ａに存在する場合、上述した押し込み量が、光ファイバＦ１，Ｆ２の中心軸と直交する断面内において不均一となるおそれがある。不均一となった場合にはコア部が変形し、接続損失が増大する場合がある。したがって、例えば、押し込み量の２割以上の引き戻しを実施することによって、接続損失を低減することができる。この場合、条件設定部１４は、画像から求められる欠けＡの深さに基づいて、所定の計算式により引き戻し量を算出する。図１１に示すリップＢ、及び図１３に示す端面Ｆ２ａの傾斜のいずれかが存在する場合にも、上述した押し込み量が端面内において不均一となるおそれがある。不均一となった場合にはコア部の変形により接続損失が増大する場合がある。したがって、例えば、押し込み量の２割以上の引き戻しを実施することによって、接続損失を低減することができる。この場合、条件設定部１４は、画像から求められるリップＢの突出量又は傾斜の角度に基づいて、所定の計算式により引き戻し量を算出する。算出される引き戻し量には、引き戻し量がゼロである場合、すなわち引き戻しを行わない場合も含まれる。
　更に、各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態に応じて設定される接続条件には、下記の（７）予備放電パワーが含まれてもよい。
　（７）予備放電パワー
　予備放電パワーとは、図６に示された状態でアーク放電を開始してから、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士を当接させるために光ファイバＦ１，Ｆ２の相対的な移動を開始するまでの期間におけるアーク放電パワーをいう。図９に示す欠けＡの深さが所定値（例えば１０μｍ）以上の場合には、例えば、所定の予備放電パワーの基準値よりも予備放電パワーを大きくする。これにより、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの軟化の程度が大きくなるので、互いに当接する際に欠けＡを小さく（浅く）して、接続損失を低減することができる。予備放電パワーの基準値とは、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａに異常が無いものとして予め定められた、予備放電パワーの最適値である。この場合、条件設定部１４は、画像から求められる欠けＡの深さに基づいて、所定の計算式により予備放電パワーを算出する。図１１に示すリップＢ、及び図１３に示す端面Ｆ２ａの傾斜のいずれかが存在する場合には、例えば、予備放電パワーを基準値よりも大きくする。これにより、端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａが互いに当接する際にリップＢ若しくは傾斜を小さくして、接続損失を低減することができる。このとき、予備放電パワーは、例えば基準値の１．３倍以上２倍以下とされる。この場合、条件設定部１４は、画像から求められるリップＢの突出量又は傾斜の角度に基づいて、所定の計算式により予備放電パワーを算出する。
　以上述べたように、本実施形態に係る融着接続機１０の動作においては、２本の光ファイバＦ１，Ｆ２の各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態をそれぞれの観察画像に基づいて解析して把握する。そして、各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態に応じて接続条件を設定する。即ち、各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態を解析した結果、端面Ｆ１ａ及びＦ２ａのいずれにも異常が無い場合は基準となる所定の接続条件を設定する。各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態を解析した結果、端面Ｆ１ａ及びＦ２ａのいずれか一方または両方に異常がある場合は、異常がある端面の状態に応じて、基準となる所定の接続条件とは異なる接続条件を設定する。
　図１５は、本実施形態に係る融着接続方法を示すフローチャートである。この融着接続方法は、上述した融着接続機１０を用いて好適に実現され得る。まず、画像取得ステップＳ１として、接続対象である光ファイバＦ１，Ｆ２の端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士が対向配置された状態（図６を参照）において、各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａを含む画像をカメラ９により取得する。次に、条件設定ステップＳ２として、取得した画像に基づいて各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態、例えば欠けＡ、リップＢ、及び端面傾斜のうち少なくとも１つの有無及びその大きさを把握したのち、各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態に応じて接続条件を設定する。各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態に応じて設定される接続条件は、上述したように、（１）放電開始前における各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの位置、（２）放電開始前における各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士の間隔、（３）予備放電時間、（４）本放電時間、（５）各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士が接した後の押し込み量、及び、（６）各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士を押し込んだ後の引き戻し量、のうち少なくとも一つ、より好ましくは三つ以上を含む。接続条件は、更に、上記の（７）予備放電パワーを含んでもよい。続いて、融着接続ステップＳ３として、ステップＳ２により設定された接続条件に従って、一対の電極棒３ｂ間のアーク放電によって端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士を互いに融着接続する。
　以上述べたように、本実施形態に係る融着接続方法においては、２本の光ファイバＦ１，Ｆ２の各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態をそれぞれの観察画像に基づいて解析して把握する。そして、各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態に応じて接続条件を設定する。即ち、各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態を解析した結果、端面Ｆ１ａ及びＦ２ａのいずれにも異常が無い場合には、基準となる所定の接続条件を設定する。各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態を解析した結果、端面Ｆ１ａ及びＦ２ａのいずれか一方または双方に異常がある場合には、異常がある端面の状態に応じて、基準となる所定の接続条件とは異なる接続条件を設定する。
　以上に説明した、本実施形態による融着接続機１０及び融着接続方法によって得られる効果について説明する。本実施形態による融着接続機１０及び融着接続方法では、各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態に応じて設定される接続条件が、（１）放電開始前における各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの位置、（２）放電開始前における各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士の間隔、（３）予備放電時間、（４）本放電時間、（５）各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士が接した後の押し込み量、及び、（６）各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａ同士を押し込んだ後の引き戻し量、のうち少なくとも一つを含む。この場合、例えば特許文献１に記載された装置のように放電エネルギー量（放電パワー）のみを制御する場合と比較して、光ファイバＦ１，Ｆ２の端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態に応じてより好適な接続条件を設定することができる。故に、融着接続の品質を更に高めて接続損失を低減することができる。
　各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態に応じて設定される接続条件は、上記（１）から（６）のうち少なくとも三つを含んでもよい。この場合、融着接続の品質をより一層高めて、接続損失を更に低減することができる。
　本開示による光ファイバの融着接続機及び光ファイバを融着接続する方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では光ファイバの端面状態として欠け、リップおよび傾斜の３つを例示したが、接続条件を設定する際の判断材料となる光ファイバの端面状態には、これら以外の種々の状態が含まれてもよい。各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態に応じて設定される接続条件は、上記（１）から（６）のうち少なくとも一つに加えて、他の条件を含んでもよい。他の条件とは、例えば、光ファイバＦ１，Ｆ２の相対的な軸ずれ量、間欠的に放電する際の各放電間の時間間隔などである。本放電パワーは、接続条件に含まれてもよく、或いは光ファイバの端面状態にかかわらず一定であってもよい。光ファイバＦ１，Ｆ２の各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態に応じて設定される接続条件は、基準となる接続条件と共に、各端面Ｆ１ａ，Ｆ２ａの状態に応じて、基準となる接続条件からの変化量を設定するものを含む。
２…筐体
３…融着接続部
３ａ…ファイバ位置決め部
３ｂ…電極棒
３ｃ…光ファイバホルダ
４…加熱器
５…モニタ
６…風防カバー
７…電源スイッチ
８…接続開始スイッチ
９…カメラ
１０…融着接続機
１２…融着制御部
１２ａ…ＣＰＵ
１２ｂ…ＲＡＭ
１２ｃ…ＲＯＭ
１３…基本制御部
１４…条件設定部
Ａ…欠け
Ｂ…リップ
ＣＬ…クラッド
ＣＲ…コア
Ｄ…間隔
Ｄａ…最大間隔
Ｄｂ…最小間隔
Ｆ１…第１の光ファイバ
Ｆ１ａ…端面
Ｆ２…第２の光ファイバ
Ｆ２ａ…端面
ＭＳＸ，ＭＳＹ…方向
ＰＸ，ＰＹ…画像

Claims (12)

  1. 　接続対象である第１及び第２の光ファイバの端面同士が対向配置された状態において、前記第１及び第２の光ファイバの各端面を含む画像を取得する画像取得部と、
    　前記画像に基づいて前記各端面の状態を把握し、前記各端面の状態に応じて接続条件を設定する条件設定部であって、前記接続条件は、放電開始前における前記各端面の位置、放電開始前における前記各端面同士の間隔、予備放電時間、本放電時間、前記各端面同士が接した後の押し込み量、及び、前記各端面同士を押し込んだ後の引き戻し量のうち少なくとも一つを含む条件設定部と、
    　前記条件設定部により設定された前記接続条件に従って、一対の電極棒間の放電によって前記第１及び第２の光ファイバを互いに融着接続する融着接続部と、
    　を備える、光ファイバの融着接続機。
  2. 　前記接続条件は、前記位置、前記間隔、前記予備放電時間、前記本放電時間、前記押し込み量、及び前記引き戻し量のうち少なくとも三つを含む、請求項１に記載の光ファイバの融着接続機。
  3. 　前記接続条件は、前記位置を含み、
    　前記位置は、予備放電の開始時点における、前記一対の電極棒の中心軸を結ぶ線を基準とした前記各端面の位置である、請求項１または請求項２に記載の光ファイバの融着接続機。
  4. 　前記接続条件は、前記予備放電時間を含み、
    　前記予備放電時間は、アーク放電を開始してから、前記各端面同士を当接させるために前記第１及び第２の光ファイバの相対的な移動を開始するまでの時間である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバの融着接続機。
  5. 　前記接続条件は、前記本放電時間を含み、
    　前記本放電時間は、前記各端面同士が当接してから、前記一対の電極棒への電圧の印加を停止するまでの時間である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバの融着接続機。
  6. 　前記接続条件は、前記押し込み量を含み、
    　前記押し込み量は、前記各端面同士が当接してから、放電中において更に同じ向きに前記第１及び第２の光ファイバを相対的に移動させる際の移動距離である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバの融着接続機。
  7. 　前記接続条件は、前記引き戻し量を含み、
    　前記引き戻し量は、前記各端面同士が当接した後、更に前記各端面を押し込んでから、融着接続中において前記各端面同士が離れる向きに前記第１及び第２の光ファイバを相対的に移動させる際の移動距離である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ファイバの融着接続機。
  8. 　前記各端面の状態は、前記各端面の凹みの発生位置及び深さを含む、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光ファイバの融着接続機。
  9. 　前記各端面の状態は、前記各端面の縁部の出っ張りの発生位置及び高さを含む、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光ファイバの融着接続機。
  10. 　前記各端面の状態は、前記各端面の傾斜の向き及び角度を含む、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光ファイバの融着接続機。
  11. 　接続対象である第１及び第２の光ファイバの端面同士が対向配置された状態において、前記第１及び第２の光ファイバの各端面を含む画像を取得するステップと、
    　前記画像に基づいて前記各端面の状態を把握し、前記各端面の状態に応じて接続条件を設定ステップであって、前記接続条件は、放電開始前における前記各端面の位置、放電開始前における前記各端面同士の間隔、予備放電時間、本放電時間、前記各端面同士が接した後の押し込み量、及び、前記各端面同士を押し込んだ後の引き戻し量のうち少なくとも一つを含むステップと、
    　前記接続条件を設定するステップにより設定された前記接続条件に従って、一対の電極棒間の放電によって前記第１及び第２の光ファイバを互いに融着接続するステップと、
    　を含む、光ファイバを融着接続する方法。
  12. 　前記接続条件は、前記位置、前記間隔、前記予備放電時間、前記本放電時間、前記押し込み量、及び前記引き戻し量のうち少なくとも三つを含む、請求項１１に記載の光ファイバを融着接続する方法。
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