WO2023038019A1 - 融着機、光ファイバの接続方法 - Google Patents

融着機、光ファイバの接続方法 Download PDF

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WO2023038019A1
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optical fiber
fusion splicer
waveguide member
optical waveguide
adjustment mechanism
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PCT/JP2022/033367
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English (en)
French (fr)
Inventor
英昭 細井
明夫 田邉
Original Assignee
古河電気工業株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • 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
    • G02B6/26—Optical coupling means

Definitions

  • the present invention relates to a fusion splicer and the like for fusion splicing optical fibers.
  • a fusion splicer is used to connect optical fibers.
  • the fusion splicer connects optical fibers held by a pair of holders to each other by arranging them between electrodes and by fusing the ends of the optical fibers with an arc.
  • FIG. 14A is a front view showing a state in which the optical fiber 103 is arranged in the guide portion 100
  • FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 14A.
  • the optical fiber 103 is arranged in the V-groove 101 of the guide portion 100, is held by the guide portion 100 by being pressed from above by a clamp 105, and faces another optical fiber (not shown). do.
  • the optical fibers are aligned by the holder 107 holding the optical fibers 103 and the guide section 100 so that the axial centers Y of the opposing optical fibers 103 are aligned with each other.
  • the optical fibers 103 facing each other are butted against each other, arranged between a pair of electrodes, and an electric discharge is generated between the electrodes, whereby the optical fibers 103 can be fusion-spliced.
  • the axial center of the holder 107 and the axial center of the guide portion 100 may deviate from each other due to the positional accuracy of each part and the bending tendency of the optical fiber 103 .
  • the clamp 105 presses the optical fiber 103 along the V-groove 101, and the axial center of the optical fiber 103 is V-shaped on the side facing the other optical fibers. It can be substantially the same as the axis of the groove 101 .
  • the rigidity of the optical fiber 103 is stronger than the pressing force of the clamp 105, as shown in FIG. , is shifted by an angle ⁇ in the height direction. That is, the axial center of the optical fiber 103 and the facing direction of the optical fiber 103 do not match.
  • FIG. 15A is a plan view showing a state in which the optical fiber 103 is arranged in the guide section 100.
  • FIG. As described above, it is desirable that the axis Y of the V-groove 101 in the holder 107 and the guide portion 100 match, but as shown in FIG. be. Also in this case, the axial center Z of the optical fiber 103 is shifted horizontally by an angle ⁇ with respect to the facing direction (Y in the figure) of the optical fibers 103 .
  • FIG. 16 is a conceptual diagram showing a state in which the tapered optical fiber 103a is arranged in the V-groove 101 of the guide portion 100. As shown in FIG.
  • the tip position of the optical fiber 103a can be aligned by a conventional method, but the axial center Z of the optical fiber 103a is , with respect to the facing direction of the optical fibers 103a by an angle ⁇ .
  • the tip positions of the optical fibers facing each other can be aligned, loss increases unless the axial centers of the optical fibers are arranged on a straight line.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a fusion splicer or the like capable of accurately connecting optical waveguide members.
  • a first invention is a fusion splicer capable of connecting an optical waveguide member and an optical fiber, comprising a pair of guide portions for positioning the optical waveguide member and the optical fiber so as to face each other. and a pair of electrodes arranged to face each other in a direction substantially perpendicular to the facing direction of the pair of guide portions, wherein at least one of the guide portions is inclined in a direction to cancel the inclination of the optical waveguide member.
  • the fusion splicer is characterized in that it is possible to hold the optical waveguide member in a state of being held.
  • At least one of the guide portions may have an inclination angle adjustment mechanism capable of adjusting an inclination angle with respect to the opposing direction.
  • a control unit may be provided that acquires tilt angle information of the optical waveguide member from the image of the optical waveguide member and controls the tilt angle adjustment mechanism.
  • the tilt angle adjustment mechanism may be capable of adjusting at least the tilt angle with respect to the facing direction when viewed from the axial direction of the electrodes.
  • the tilt angle adjustment mechanism may be capable of adjusting at least the tilt angle with respect to the facing direction in plan view.
  • the tilt angle adjustment mechanism may be capable of independently adjusting the tilt angle with respect to the facing direction when viewed from the axial direction of the electrode and the tilt angle with respect to the facing direction in plan view.
  • the tilt angle adjusting mechanism may be capable of adjusting the tilt angle by rotating the guide section to move it in an arc.
  • a position adjustment mechanism for aligning the tip position of the optical waveguide member or the optical fiber may be provided, and the position adjustment mechanism and the tilt angle adjustment mechanism may be independently controllable.
  • the position adjustment mechanism is arranged on one of the guide portions, and the tilt angle adjustment mechanism is arranged on the other guide portion.
  • the tilt angle adjusting mechanism may be arranged on each of the pair of guide portions.
  • the optical waveguide member may be an optical fiber having a tapered shape in which the diameter becomes smaller toward the tip.
  • the optical waveguide member may be held in a state in which the guide portion is inclined at an angle larger than the taper angle of the optical waveguide member with respect to the facing direction.
  • the inclination of the guide portion is 3 degrees or less with respect to the facing direction.
  • the guide portion can hold the optical waveguide member in a state inclined in a direction that cancels the inclination of the optical waveguide member, even if the axial direction of the optical waveguide member is inclined, , the axial direction of the optical waveguide member can be aligned with the facing direction of the optical fibers. Therefore, the axial centers of the optical waveguide member and the optical fiber facing each other can be arranged on a straight line.
  • the guide portion can be adjusted to an appropriate tilt angle according to the optical waveguide member.
  • the tilt angle adjusting mechanism can adjust the tilt angle with respect to the facing direction when viewed from the axial direction of the electrodes, it is possible to adjust the tilt angle when the axes of the holder and the guide section are misaligned in the height direction, Even when the optical waveguide member has a tapered shape, the axial direction can be aligned with the opposing direction.
  • the tilt angle adjustment mechanism if at least the tilt angle with respect to the facing direction in plan view can be adjusted, even when the horizontal axis of the holder and the guide part is misaligned, the axial direction can be adjusted to the facing direction. can be matched.
  • the tilt angle adjustment mechanism can adjust the tilt angle by rotating the guide portion in an arc shape, it is possible to adjust the angle even for minute tilts in a stepless manner.
  • the mechanism in each guide portion can be made smaller.
  • the optical waveguide member can also be applied to an optical fiber having a tapered shape in which the diameter becomes smaller toward the tip. It can also be applied when held in a state of being tilted at a large angle. At this time, the inclination of the guide portion with respect to the opposing direction of the guide portion can be 3 degrees or less.
  • a second invention is a method for connecting an optical waveguide member and an optical fiber using the fusion splicer according to the first invention, wherein the optical waveguide member is arranged in at least one guide portion, and the optical waveguide member and the optical fiber are opposed to each other, the abutting portion is arranged between the electrodes, and the optical waveguide member and the optical fiber are fused by electric discharge.
  • the optical waveguide member may be a bundle fiber in which a plurality of optical fiber core wires are bundled and has a tapered shape in which the diameter becomes narrower toward the tip.
  • the optical waveguide member and the optical fiber can be fusion-spliced with high precision by aligning their axial centers.
  • optical waveguide member is a bundled optical fiber, it can be fusion-spliced in the same manner as a single-core optical fiber.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the fusion splicer 1; 4 is a configuration diagram showing a control mechanism for the operation of the guide section 5 of the fusion splicer 1.
  • FIG. FIG. 4 is an enlarged schematic view of the vicinity of the guide portion 5;
  • FIG. 4 is an enlarged schematic view of the vicinity of the guide portion 5;
  • FIG. 25 is a conceptual diagram of an image 25;
  • FIG. 2 is a conceptual front view of a state in which an optical fiber 23 is arranged in a guide portion 5;
  • FIG. 2 is a conceptual side view of a state in which an optical fiber 23 is arranged in a guide portion 5;
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of a method for measuring the tilt of the optical fiber 23;
  • FIG. 10 is a diagram showing another tilt adjustment method of the optical fiber 23;
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing another control mechanism for the operation of the guide section 5 of the fusion splicer 1; The side view which shows the bundle fiber 23a.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view taken along line LL of FIG. 9A. MM line sectional view of FIG. 9A.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing a fused state of the end cap 29; 4 is a conceptual diagram showing an inclination angle adjusting mechanism 19 of the guide portion 5.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing an inclination angle adjusting mechanism 19 of the guide portion 5.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing an inclination angle adjusting mechanism 19 of the guide portion 5.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing an inclination angle adjusting mechanism 19 of the guide portion 5.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing an inclination angle adjusting mechanism 19 of the guide portion 5.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing an
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing another operation control mechanism of the guide section 5 of the fusion splicer 1.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing an inclination angle adjusting mechanism 19a of the guide portion 5.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing an inclination angle adjusting mechanism 19a of the guide portion 5.
  • FIG. 4 is a front view showing a state in which the optical fiber 103 is installed in the guide section 100 by a conventional method; XX line sectional view of FIG. 14A.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing a case in which a conventional holder 107 and a guide portion 100 are misaligned from each other in the height direction.
  • FIG. 4 is a plan view showing a state in which the optical fiber 103 is installed in the guide section 100 by a conventional method;
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing a case where a conventional holder 107 and a guide part 100 are misaligned in the horizontal direction.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing a state in which a tapered optical fiber 103a is installed in a conventional guide section 100;
  • FIG. 1 is a perspective view showing the fusion splicer 1
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a mechanism for controlling the operation of the guide section 5 of the fusion splicer 1.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the fusion splicer 1
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a mechanism for controlling the operation of the guide section 5 of the fusion splicer 1.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the fusion splicer 1
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a mechanism for controlling the operation of the guide section 5 of the fusion splicer 1.
  • FIG. 1 connection of an optical waveguide member having a tapered shape in which the diameter becomes smaller toward the tip will be described.
  • the optical waveguide member refers to a member including an optical fiber and having a function of guiding light.
  • an optical fiber is used as the optical waveguide member. That is, an example of connecting a pair of optical fibers having a tapered shape will be described as the connection of an optical waveguide
  • the fusion splicer 1 includes a holder mounting portion 11 on which a holder for holding an optical fiber is mounted, a pair of guide portions 5 for positioning the pair of optical fibers so as to face each other, and a direction in which the pair of optical fibers face each other ( A pair of electrodes 7 facing each other in a direction substantially perpendicular to the facing direction of the pair of guide portions 5, a lid portion 3, an operation portion 15 for operating the fusion splicer 1, and various information are displayed.
  • a display unit 17 and the like are provided. Note that the operation unit 15 and the display unit 17 may be integrated by using a touch panel as the display unit 17 .
  • the optical fiber is held in the V groove on the guide portion 5.
  • the lid portion 3 is rotatable around the rotating shaft 9 .
  • a clamp 13 is provided on the rear surface of the lid portion 3 , and when the lid portion 3 is closed, the tip of the clamp 13 is positioned at a position corresponding to the position of the optical fiber on the guide portion 5 . That is, a pair of optical fibers can be held facing each other at the respective guide portions 5 by a pair of clamps 13 provided on the back surface of the lid portion 3 .
  • the clamp 13 may be arranged independently of the lid portion 3 without being provided on the lid portion 3 .
  • the pair of guide portions 5 are provided with a tilt drive portion 31, a rotation drive portion 32, and a transport drive portion 33, and at least one of the guide portions 5 further has a tip position of the optical fiber.
  • An X-direction drive 34 and a Y-direction drive 35 are provided for alignment. Note that the X-direction driving section 34 and the Y-direction driving section 35 may be arranged on both guide sections 5 .
  • the rotation driving unit 32 is required, but the rotational alignment is unnecessary. In that case, the rotation drive section 32 is not necessarily required.
  • the fusion splicer 1 connects a pair of optical fibers by fusion.
  • An optical fiber is held by a pair of holders (not shown), and the holders are placed on the holder placement section 11 .
  • the lid portion 3 By closing the lid portion 3 in this state, the optical fiber is held in the guide portion 5 .
  • the tips of the pair of optical fibers held by the guide section 5 are transported between the pair of electrodes 7 by the transport driving section 33 .
  • An X-direction imaging unit 36 and a Y-direction imaging unit 37 are arranged below the electrodes 7 .
  • the X-direction imaging section 36 and the Y-direction imaging section 37 can capture images from the sides near the tip of the optical fiber from different directions.
  • the X-direction imaging section 36 and the Y-direction imaging section 37 can image the position of the tip of the optical fiber.
  • Information obtained by each imaging unit can be processed by the image processing unit 38 and displayed on the display unit 17 . Further, the obtained image information is processed by the arithmetic processing section 39 and the operation of the guide section 5 is controlled by the control section 30 .
  • the optical fibers are aligned by automatically or manually moving the guide unit 5 in each direction so that the tip positions of the optical fibers are aligned, and the tips of the optical fibers are faced to face each other.
  • a butt is positioned between the electrodes.
  • 3A is a conceptual diagram showing a state in which the tapered optical fiber 23 is arranged in the V groove 21 of the guide portion 5.
  • FIG. It should be noted that illustration of the clamp 13 and the holder is omitted in the following description.
  • the axis of the optical fiber 23 (B in the figure) is positioned at a predetermined angle ( ⁇ 1 in the figure) with respect to the opposing direction (A in the figure) of the opposing optical fibers. deviate.
  • a pair of guide portions 5 are arranged on the guide portion installation portion 6, respectively, and each of the guide portions 5 is adjusted by the tilt angle adjustment mechanism 19 (tilt driving portion 31 (see FIG. 2)). The inclination angle with respect to the installation portion 6 can be adjusted.
  • a hinge-like structure is shown as the tilt angle adjustment mechanism 19 for the sake of simplicity, but the tilt angle adjustment mechanism 19 is not particularly limited, and a gonio stage or the like that rotates in an arc without changing its position can be used. It is possible to apply a mechanism that can only perform Details of the tilt angle adjusting mechanism 19 will be described later.
  • FIG. 3B is a diagram showing a state in which the tilt angle adjustment mechanism 19 is operated and the guide portion 5 is tilted by an angle ⁇ 2 with respect to the guide portion setting portion 6.
  • FIG. 3B is a diagram showing a state in which the tilt angle adjustment mechanism 19 is operated and the guide portion 5 is tilted by an angle ⁇ 2 with respect to the guide portion setting portion 6.
  • the tilt angle adjustment mechanism 19 rotates in a horizontal direction (perpendicular to the paper surface) substantially perpendicular to each of the installation direction of the optical fiber 23 (vertical direction in the drawing) and the facing direction of the optical fiber 23 (horizontal direction in the drawing).
  • the guide part 5 can be rotated by the shaft.
  • a conventional method can be applied to the moving mechanism in the X direction and the moving mechanism in the Y direction. That is, the moving mechanism in the X direction and the moving mechanism in the Y direction can move the guide portion 5 in parallel in each direction. At this time, it is desirable that the tilt angle adjustment mechanism 19 can adjust the tilt angle of the guide portion 5 independently of the movement mechanism in the X direction and the movement mechanism in the Y direction. That is, in the case of having a position adjustment mechanism for aligning the tip position of the optical fiber, it is desirable that the position adjustment mechanism (parallel movement mechanism) and the tilt angle adjustment mechanism can be controlled independently.
  • the movement and rotation in each direction may be simultaneously controlled by expanding and contracting each cylinder, and the tip position and tilt angle of the optical fiber may be adjusted at the same time.
  • the position adjustment and the tilt angle adjustment may be controlled completely independently, compared to the case of simultaneously controlling the movement and rotation in each direction by controlling the expansion and contraction of each cylinder like a hexapod. Even if an error occurs in the position adjustment, this error can be finely corrected only by the position adjustment mechanism, and in this case, the influence on the tilt angle can be reduced, which is preferable.
  • the tapered optical fiber 23 is arranged in the V-groove 21 of the guide portion 5 .
  • One of the optical fibers may be a normal optical fiber with the same diameter. That is, the tapered optical fiber 23 is arranged in at least one of the guide portions 5 . In this manner, the tapered optical fibers 23 can be connected to each other, or the tapered optical fiber 23 and a normal optical fiber can be connected.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing an image 25 captured by the X-direction imaging unit 36 or the Y-direction imaging unit 37, for example.
  • the imaging unit can image the tip of the optical fiber 23 .
  • the image processing unit 38 and the arithmetic processing unit 39 can acquire the tapered angles ⁇ 3 and ⁇ 4 near the tip of each optical fiber 23 captured by image analysis.
  • the image processing unit 38 can binarize the image, detect the boundary line of the outer shape of the optical fiber 23, and the arithmetic processing unit 39 can calculate the angle of the obtained straight line.
  • FIG. 5A is a conceptual front view of a state in which the optical fiber 23 is arranged in the guide portion 5
  • FIG. 5(b) is a conceptual side view.
  • half of ⁇ 3 in FIG. 4 is assumed to be ⁇ 5 in FIG. 5B.
  • the depth of the optical fiber 23, which gradually decreases toward the tip, is arranged in the V-groove 21 depending on the position.
  • the inclination angle of the axis when the optical fiber 23 is arranged in the V-groove 21 of the guide portion 5 can be calculated.
  • the image of the tip of the optical fiber 23 is acquired by the imaging unit, the taper angle information of the optical fiber 23 is acquired by the image processing unit 38 and the arithmetic processing unit 39, and the optical fiber 23 is obtained from the taper angle information. 23 can be calculated.
  • the control unit 30 can control the tilt angle adjustment mechanism 19 (tilt driving unit 31) to tilt the guide unit 5 in the opposite direction so as to cancel the tilt angle of the axis of the optical fiber 23.
  • FIG. At this time, by making the inclination angle of the V-groove 21 (guide portion 5) holding the optical fiber 23 larger than the taper angle ⁇ 5 of the optical fiber 23, the axial direction of the optical fiber 23 is set in the opposite direction. , or the angle difference with the opposing direction can be reduced. In this way, it is possible to fuse the tapered optical fiber with a simple structure with high precision and with reduced splicing loss.
  • the adjustment of the tilt angle of the guide section 5 may be performed manually by operating the operation section 15 while viewing the image on the display section 17 instead of the automatic adjustment by the control section 30 . Further, instead of obtaining the taper angle of the optical fiber 23 based on the image and calculating the inclination angle of the axis of the optical fiber 23 from the taper angle, the inclination angle of the axis may be calculated directly from the image.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram of an image 25a captured by the imaging unit.
  • the image 25a is an image captured from the side of the optical fiber 23, for example. That is, the image 25a is obtained such that the vertical direction of the image 25a coincides with the vertical direction of the guide portion 5 (the vertical direction in FIG. 3A). Although only the tip of one optical fiber is shown, the same applies to the other optical fiber.
  • the optical fiber 23 is arranged at predetermined intervals in the facing direction of the optical fiber 23 (the direction of the straight line J in the figure).
  • the positions of the upper boundary (G in the figure) and the lower boundary (H in the figure) are detected, and the midpoint (I in the figure) is recognized as the center position of the optical fiber 23 .
  • the arithmetic processing unit 39 can connect this center position to the facing direction of the optical fiber 23 to calculate the axial direction of the optical fiber 23 (the direction of the straight line K in the figure). That is, it is possible to calculate the inclination angle between the facing direction of the optical fiber 23 (straight line J in the drawing) and the axial direction of the optical fiber 23 (straight line K in the drawing).
  • the tilt angle of the axis may be calculated based on the image of the optical fiber 23 captured by at least one of the X-direction imaging section 36 and the Y-direction imaging section 37 .
  • the inclination angle adjustment mechanism 19 can adjust the inclination angle of the guide portion 5 according to the taper angle of the optical fiber 23 . If the taper angle of the optical fiber 23 is known in advance, the angle of the guide portion 5 may be slanted in advance according to that angle. In this case, as shown in FIG. 7, a spacer 27 may be sandwiched under the guide portion 5 to change the angle of the guide portion 5 .
  • the taper angle when the taper angle is known in advance, it is possible to hold the optical fiber 23 in a state in which at least one of the guide portions 5 is tilted in a direction that cancels the tilt due to the tapered shape of the optical fiber 23.
  • the tilt angle adjustment mechanism may not be used.
  • at least one of the guide portions 5 has an inclination angle adjustment mechanism 19 capable of adjusting the inclination angle.
  • the tilt angle adjustment mechanism 19 tilt drive section 31
  • the tilt angle adjustment mechanism 19 tilt drive section 31
  • one guide portion 5 is provided with a position adjustment mechanism (X-direction drive portion 34, Y-direction drive portion 35), and the other guide portion 5 is provided with a tilt angle adjustment mechanism (tilt drive portion 31). ) may be placed.
  • a position adjustment mechanism X-direction drive portion 34, Y-direction drive portion 35
  • a tilt angle adjustment mechanism tilt drive portion 31
  • the inclination angle adjustment mechanism 19 is arranged only in one of the guide portions 5, when the tapered optical fibers 23 are arranged in the respective guide portions 5, the one guide portion 5 is connected to the respective optical fibers. 23 can be tilted by the sum of the tilt angles.
  • the adjustable range of the tilt angle by the tilt angle adjustment mechanism 19 is restricted to a predetermined value or less.
  • a predetermined value or less For example, in the range of about 15 mm, which is the distance from the holder to the electrode 7, if the optical fiber with the largest outer diameter of 800 ⁇ m has a tapered shape in which the tip is 0 ⁇ m (i.e., isosceles triangle), The taper angle in this case is approximately 3 degrees. That is, assuming that the taper angle of the optical fiber is 3 degrees at maximum, it is possible to correspond to almost all optical fibers.
  • the tilt angle adjustment range of the guide portion 5 is desirably 3 degrees or less at maximum, and more desirably 1.5 degrees or less.
  • the tapered optical fiber 23 can be fusion-spliced with the axial center aligned on a straight line. Therefore, an increase in transmission loss can be suppressed.
  • the tilt angle of the guide unit 5 is adjusted to an appropriate tilt angle according to the taper angle of each optical fiber 23. It is possible.
  • the guide portion 5 is automatically adjusted to an appropriate angle by setting the optical fiber 23 and closing the lid portion 3. can be adjusted.
  • At least one of the guide portions 5 has an inclination angle adjustment mechanism 19 capable of adjusting the inclination angle, it is possible to connect the tapered optical fibers 23 to each other. By providing the adjustment mechanism 19, the inclination angle of each guide portion 5 can be reduced.
  • the tapered optical waveguide member to be fused may be not only a single optical fiber but also a bundle fiber in which a plurality of optical fibers are bundled.
  • 9A is a side view of a bundle fiber 23a in which a plurality of tapered optical fibers 23 are bundled
  • FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line LL of FIG. 9A
  • FIG. 9C is a cross-sectional view taken along line MM of FIG. 9A. It is a line sectional view.
  • the bundle fiber 23a is an optical fiber in which a plurality of optical fibers 23 are bundled and integrated by adhesion or the like.
  • the overall outer diameter (diameter of the circumscribed circle) of the bundle fiber 23a also tapers toward the tip.
  • the number of optical fibers 23 forming the bundle fiber 23a is not limited to the illustrated example. Further, the optical fibers 23 forming the bundle fiber 23a may not all have the same diameter, and may not all be tapered fibers.
  • the optical fiber to be fusion-spliced by the fusion splicer 1 may be a single optical fiber 23 having a tapered shape, or a bundle fiber in which a plurality of optical fibers 23 are bundled.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram when the end cap 29 as an optical waveguide member is fused to the end of the optical fiber 23b.
  • the end cap 29 is connected to the input end of the optical fiber or the like, and when the laser light is coupled to the optical fiber, the heat effect and damage to the input end of the optical fiber can be reduced by coupling through the end cap. It becomes possible.
  • the end cap 29 has a tapered shape on the side connected to the optical fiber.
  • the guide portion 5 is inclined so as to correspond to the tapered shape of a part of the end cap 29, and the ends of the optical fiber 23b and the end cap 29 are aligned with each other.
  • the optical fiber 23b to be connected may have substantially the same diameter up to the tip, or may have a tapered shape.
  • the guide portion 5 holding the optical fiber 23b may also be inclined corresponding to the tapered shape.
  • At least one of the optical waveguide members has a tapered shape in which the outer diameter decreases toward the tip.
  • FIG. can also be applied to adjust axial misalignment of the optical fiber due to axial misalignment in the height direction.
  • FIG. 11A is a schematic diagram showing the tilt angle adjusting mechanism 19 as seen from the axial direction of the electrode.
  • the guide section 5 is installed on the guide section installation section 6 .
  • the guide part 5 is rotatable on the guide part setting part 6, but in this embodiment, an example in which the guide part setting part 6 is rotated by the rotation shaft 41 is shown.
  • a spring 43 and a direct-acting motor 45 are arranged behind the rotary shaft 41 (left side in the drawing).
  • the guide portion setting portion 6 receives a force in a downward pulling direction due to the elastic force of the spring 43 . That is, the guide portion installation portion 6 receives force in the counterclockwise direction about the rotating shaft 41 by the spring 43 .
  • the direct-acting motor 45 pushes up the guide portion installation portion 6 . That is, the guide portion setting portion 6 receives force in the opposite direction (clockwise direction) to the spring 43 by the direct-acting motor 45 .
  • the guide portion setting portion 6 when the guide portion setting portion 6 is pushed up by the direct-acting motor 45 (in the direction of the arrow N in the figure), the guide portion 5 rotates clockwise around the rotating shaft 41 together with the guide portion setting portion 6 . (in the direction of arrow O in the figure). That is, the axial direction of the guide portion 5 (V groove) can be tilted downward.
  • the tilt angle adjustment mechanism 19 adjusts the tilt angle in the height direction (vertical direction in the drawing) with respect to the facing direction of the guide portion 5 (horizontal direction in the drawing) at least when viewed from the axial direction of the electrode. Adjustable. Note that the tilt angle adjusting mechanism is not limited to the illustrated example. Further, in the position adjustment in the X direction and the Y direction, it is sufficient to move the entire tilt angle adjustment mechanism.
  • the tilt angle adjustment mechanism of the guide portion 5 may include both a height direction tilt drive portion 31a and a horizontal direction tilt drive portion 31b.
  • the position adjustment mechanism (the X-direction drive section 34 and the Y-direction drive section 35) is arranged on one of the guide sections 5, but may be arranged on both.
  • the tilt drive section may be arranged only on one of the guide sections 5 .
  • only the horizontal tilt driving section 31b may be arranged.
  • a mechanism similar to the tilt angle adjustment mechanism 19 shown in FIG. 11A can be applied as the height direction tilt drive unit 31a.
  • the horizontal tilt driving section 31b for example, an inclination angle adjusting mechanism 19a as shown in FIGS. 13A and 13B can be applied.
  • 13A and 13B are plan views seen from above (clamp side), and the guide portion 5 is indicated by dotted lines.
  • the tilt angle adjustment mechanism 19 a has the guide section setting section 6 fixed to the goniometer stage 47 .
  • the goniometer stage 47 can move in an arc around the rotary shaft 41a.
  • the rotating shaft 41a is arranged at a position corresponding to the V-groove of the guide portion 5, for example. Therefore, the V-groove of the guide portion 5 can change only the direction without changing the position in the horizontal direction.
  • a spring 43 a is connected to the goniometer stage 47 .
  • the guide portion setting portion 6 receives a force in a direction of pulling back upward in the drawing due to the elastic force of the spring 43a. That is, the guide portion setting portion 6 receives a force in the clockwise direction in the figure about the rotating shaft 41a by the spring 43a.
  • the direct-acting motor 45a pushes down a portion of the guide portion setting portion 6 (an arm connected to the guide portion setting portion 6) downward in the figure. That is, the guide portion setting portion 6 receives force in the opposite direction (counterclockwise direction) to the spring 43a by the direct-acting motor 45a.
  • the tilt angle adjustment mechanism 19a can adjust the tilt angle in the horizontal direction (vertical direction in the drawing) with respect to the opposing direction (horizontal direction in the drawing) of the guide portion 5 at least in plan view.
  • the tilt angle adjusting mechanism includes a tilt angle adjusting mechanism 19 that can adjust the tilt angle with respect to the facing direction of the guide portion 5 when viewed from the axial direction of the electrode, and a tilt angle adjusting mechanism 19 that can adjust the tilt angle with respect to the facing direction of the guide portion 5 in plan view. It is desirable that the adjustable tilt angle adjusting mechanism 19a can be adjusted independently.
  • the tilt angle adjusting mechanisms 19 and 19a can adjust the tilt angle by rotating the guide portion 5 in an arc in each direction (height direction and horizontal direction) perpendicular to each other. be. Therefore, the tilt angle in each direction can be adjusted steplessly and accurately.
  • the imaging unit acquires images from the respective directions of the tip of the optical fiber, and the image processing unit 38 and the arithmetic processing unit 39 , the tilt angle information of the optical fiber can be obtained.
  • the control unit 30 automatically or manually controls the tilt angle adjustment mechanisms 19 and 19a (the height direction tilt drive unit 31a and the horizontal direction tilt drive unit 31b) so that the optical fiber
  • the guide portion 5 may be tilted in the opposite direction so as to cancel the tilt angle of the axis of .
  • Rotation drive section 33 ??Conveyance driving unit 34 ??X-direction driving unit 35 ??Y-direction driving unit 36 ??X-direction imaging unit 37 ??Y-direction imaging unit 38 ??Image processing unit 39 ............

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Abstract

融着機（１）は、光ファイバを保持するホルダが載置されるホルダ載置部（１１）と、一対の光ファイバを対向して位置決めするガイド部（５）と、一対の光ファイバの対向方向に対して略垂直な方向に対向配置される一対の電極（７）と、蓋部（３）と、融着機（１）の操作を行う操作部（１５）と、各種情報を表示する表示部（１７）等を具備する。光ファイバ（２３）をガイド部（５）に配置した際に、光ファイバ（２３）の軸心（Ｂ）が、対向する光ファイバ同士の対向方向（Ａ）に対して、所定の角度（θ１）でずれる場合がある。一対のガイド部（５）には、それぞれ傾斜角度調整機構（１９）が設けられ、傾斜角度調整機構（１９）によって、ガイド部（５）の傾斜角度を調整することができる。

Description

融着機、光ファイバの接続方法
　本発明は、光ファイバを融着接続するための融着機等に関するものである。
　光ファイバ同士の接続には、融着機が用いられる。融着機は、一対のホルダに保持された光ファイバ同士を突き合わせて、電極間に配置し、アークによって光ファイバ同士の先端を融着して、光ファイバ同士を接続するものである。
　光ファイバ同士の融着時には、光ファイバの先端位置を合わせる調心作業が必要である。このため、例えば、光ファイバ同士を対向して配置した状態で、側方（光ファイバの軸方向に対して垂直な方向）から、撮像装置によって光ファイバの先端位置を撮像して調心を行っていた（例えば特許文献１）。
特開平９－４３４４７号公報
　対向して配置される光ファイバは、ガイド部に形成されたＶ溝に配置されて位置決めされる。図１４Ａは、ガイド部１００に光ファイバ１０３が配置された状態を示す正面図であり、図１４Ｂは、図１４ＡのＸ－Ｘ線断面図である。図１４Ａに示すように、光ファイバ１０３は、ガイド部１００のＶ溝１０１に配置され、上方からクランプ１０５で押さえられてガイド部１００に保持され、図示を省略する対向する他の光ファイバと対向する。
　この際、光ファイバ１０３を保持するホルダ１０７とガイド部１００によって、対向する光ファイバ１０３の軸心Ｙ同士が一直線上になるように、光ファイバ心線の調心が行われる。その後、対向する光ファイバ１０３同士を突き合わせて、一対の電極間に配置し、電極間に放電を行うことで光ファイバ１０３の融着接続を行うことができる。
　しかし、各部の位置精度や光ファイバ１０３の曲げ癖などによって、ホルダ１０７の軸心とガイド部１００の軸心がずれる場合がある。この際、光ファイバ１０３が細径であれば、クランプ１０５によってＶ溝１０１に沿うように光ファイバ１０３が押さえられて、他の光ファイバとの対向部側では、光ファイバ１０３の軸心をＶ溝１０１による軸心と略同一とすることができる。
　しかし、例えば光ファイバ１０３の剛性がクランプ１０５による押さえつけ力よりも強いと、図１４Ｃに示すように、光ファイバ１０３の軸心Ｚが、光ファイバ１０３同士の対向方向（図中Ｙ）に対して、高さ方向に角度θだけずれることになる。すなわち、光ファイバ１０３の軸心と、光ファイバ１０３の対向方向とが一致しなくなる。
　同様に、図１５Ａは、ガイド部１００に光ファイバ１０３が配置された状態を示す平面図である。前述したように、ホルダ１０７とガイド部１００におけるＶ溝１０１の軸心Ｙは一致することが望ましいが、図１５Ｂに示すように、ホルダ１０７の軸心とガイド部１００の軸心がずれる場合がある。この場合にも、水平方向に対して、光ファイバ１０３の軸心Ｚが、光ファイバ１０３同士の対向方向（図中Ｙ）に対して、水平方向に角度θだけずれることになる。
　また、通常の光ファイバ１０３は、一定の外径を有するが、先端に行くにつれて外径が徐々に小さくなるテーパ形状の光ファイバが使用される場合がある。図１６は、テーパ形状の光ファイバ１０３ａをガイド部１００のＶ溝１０１へ配置した状態を示す概念図である。
　このようなテーパ形状の光ファイバ１０３ａをＶ溝１０１に配置した場合も、光ファイバ１０３ａの先端位置については、従来と同様の方法で調心が可能であるが、光ファイバ１０３ａの軸心Ｚが、光ファイバ１０３ａ同士の対向方向に対して、角度θだけずれることになる。このように、対向する光ファイバ同士の先端位置を合わせることができても、光ファイバの軸心同士が一直線上に配置されないと、損失増大の要因となる。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、光導波部材を精度よく接続することが可能な融着機等を提供することを目的とする。
　前述した目的を達するために第１の発明は、光導波部材と光ファイバとを接続可能な融着機であって、前記光導波部材と前記光ファイバとを対向して位置決めする一対のガイド部と、一対の前記ガイド部の対向方向に対して略垂直な方向に対向配置される一対の電極と、を具備し、少なくとも一方の前記ガイド部が、前記光導波部材の傾斜を打ち消す方向に傾いた状態で前記光導波部材を保持することが可能であることを特徴とする融着機である。
　少なくとも一方の前記ガイド部は、前記対向方向に対する傾斜角度を調整可能な傾斜角度調整機構を有してもよい。
　前記光導波部材の画像から前記光導波部材の傾斜角度情報を取得し、前記傾斜角度調整機構を制御する制御部を有してもよい。
　前記傾斜角度調整機構は、少なくとも前記電極の軸方向から見た際の前記対向方向に対する傾斜角度を調整可能であってもよい。
　前記傾斜角度調整機構は、少なくとも平面視における前記対向方向に対する傾斜角度を調整可能であってもよい。
　前記傾斜角度調整機構は、前記電極の軸方向から見た際の前記対向方向に対する傾斜角度と、平面視における前記対向方向に対する傾斜角度を、それぞれ独立して調整可能であってもよい。
　前記傾斜角度調整機構は、前記ガイド部を回転動作によって円弧状に動作させて傾斜角度を調整可能であってもよい。
　前記光導波部材又は前記光ファイバの先端位置の調心を行う位置調整機構を有し、前記位置調整機構と、前記傾斜角度調整機構とが独立して制御可能であってもよい。
　一方の前記ガイド部には前記位置調整機構が配置され、他方の前記ガイド部には前記傾斜角度調整機構が配置されることが望ましい。
　一対の前記ガイド部にはそれぞれ前記傾斜角度調整機構が配置されてもよい。
　前記光導波部材は、先端に行くにつれて径が細くなるテーパ形状を有する光ファイバであってもよい。
　前記ガイド部が、前記対向方向に対し、前記光導波部材のテーパ角度よりも大きい角度で傾いた状態で前記光導波部材を保持してもよい。
　前記対向方向に対し、前記ガイド部の傾きが３度以下であることが望ましい。
　第１の発明によれば、ガイド部が、光導波部材の傾斜を打ち消す方向に傾いた状態で光導波部材を保持することが可能であるため、光導波部材の軸心方向が傾いた場合でも、光導波部材の軸心方向を光ファイバの対向方向に合わせることができる。このため、対向する光導波部材と光ファイバの軸心を一直線上に配置することができる。
　また、傾斜角度を調整可能とすることで、個々の光導波部材ごとの傾斜の変化に対しても対応可能である。
　また、光導波部材の画像から傾斜角度情報を取得し、傾斜角度調整機構を制御することで、光導波部材に応じて適切な傾斜角度にガイド部を調整することができる。
　ここで、傾斜角度調整機構として、少なくとも電極の軸方向から見た際の対向方向に対する傾斜角度を調整可能であれば、ホルダとガイド部との軸心が高さ方向にずれている場合や、光導波部材がテーパ形状である場合においても、軸心方向を対向方向に合わせることができる。
　また、傾斜角度調整機構として、少なくとも平面視における対向方向に対する傾斜角度を調整可能であれば、ホルダとガイド部との水平方向の軸心がずれている場合においても、軸心方向を対向方向に合わせることができる。
　この際、高さ方向と水平方向の傾斜角度を独立して調整可能とすることで、それぞれの傾斜角度に合わせて適切に軸心方向の調整を行うことができる。
　また、傾斜角度調整機構が、ガイド部を回転動作によって円弧状に動作させて傾斜角度を調整可能であれば、無段階で微小な傾斜に対しても角度調整が可能である。
　また、光導波部材と光ファイバの先端位置の調心を行う通常の位置調整機構と、傾斜角度を調整する傾斜角度調整機構とを独立して制御可能とすることで、精度よく調心が可能である。
　また、一方のガイド部に位置調整機構を配置し、他方のガイド部に傾斜角度調整機構を配置することで、個々のガイド部における機構を小型化することができる。
　また、一対のガイド部にそれぞれ傾斜角度調整機構を配置することで、対向方向と軸心とをそろえる際に、個々のガイド部の傾斜調整角度を小さくすることができる。
　また、光導波部材が、先端に行くにつれて径が細くなるテーパ形状を有する光ファイバに対しても適用可能であり、この場合、ガイド部が、対向方向に対し、光導波部材のテーパ角度よりも大きい角度で傾いた状態で保持する場合にも適用可能である。この際、ガイド部の対向方向に対し、ガイド部の傾きとしては、３度以下とすることができる。
　第２の発明は、第１の発明にかかる融着機を用いた光導波部材と光ファイバの接続方法であって、少なくとも一方の前記ガイド部に前記光導波部材を配置し、前記光導波部材と前記光ファイバとを対向させて、突合せ部を前記電極間に配置して、放電によって前記光導波部材と前記光ファイバとを融着することを特徴とする光ファイバの接続方法である。
　前記光導波部材は、複数の光ファイバ心線がバンドル化され、先端に行くにつれて径が細くなるテーパ形状を有するバンドルファイバであってもよい。
　第２の発明によれば、光導波部材と光ファイバとを、軸心を合わせて精度よく融着接続することができる。
　また、光導波部材がバンドル化された光ファイバの場合でも、単心の光ファイバと同様に融着接続することができる。
　本発明によれば、光導波部材を精度よく接続することが可能な融着機等を提供することができる。
融着機１を示す斜視図。 融着機１のガイド部５の動作の制御機構を示す構成図。 ガイド部５近傍の拡大概略図。 ガイド部５近傍の拡大概略図。 画像２５の概念図。 ガイド部５へ光ファイバ２３を配置した状態の正面概念図。 ガイド部５へ光ファイバ２３を配置した状態の側面概念図。 光ファイバ２３の傾斜を測定する方法の概念図。 光ファイバ２３の他の傾斜調整方法を示す図。 融着機１のガイド部５の動作の他の制御機構を示す構成図。 バンドルファイバ２３ａを示す側面図。 図９ＡのＬ－Ｌ線断面図。 図９ＡのＭ－Ｍ線断面図。 エンドキャップ２９の融着状態を示す概念図。 ガイド部５の傾斜角度調整機構１９を示す概念図。 ガイド部５の傾斜角度調整機構１９を示す概念図。 ガイド部５の傾斜角度調整機構１９を示す概念図。 融着機１のガイド部５の他の動作の制御機構を示す構成図。 ガイド部５の傾斜角度調整機構１９ａを示す概念図。 ガイド部５の傾斜角度調整機構１９ａを示す概念図。 光ファイバ１０３をガイド部１００に従来の方法で設置した状態を示す正面図。 図１４ＡのＸ－Ｘ線断面図。 従来のホルダ１０７とガイド部１００の高さ方向の軸心がずれている場合を示す概念図。 光ファイバ１０３をガイド部１００に従来の方法で設置した状態を示す平面図。 従来のホルダ１０７とガイド部１００の水平方向の軸心がずれている場合を示す概念図。 従来のガイド部１００へ、テーパ形状の光ファイバ１０３ａを設置した状態を示す概念図。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、融着機１を示す斜視図であり、図２は、融着機１のガイド部５の動作を制御する機構を示す構成図である。なお、本実施形態では、先端に行くにつれて径が細くなるテーパ形状を有する光導波部材の接続について説明するが、径の変化しない通常の光ファイバであって、図１４Ｃや図１５Ｂに対しても適用可能である。すなわち、本実施形態の融着機１は、軸心方向の調整が必要な光導波部材と光ファイバとを接続可能である。なお、光導波部材とは、光ファイバを含み、光を導波する機能を有する部材を指す。以下の説明では、特に記載がない限り、光導波部材として、光ファイバである例について説明する。すなわち、先端に行くにつれて径が細くなるテーパ形状を有する光導波部材の接続として、テーパ形状を有する一対の光ファイバ同士を接続する例について説明する。
　融着機１は、光ファイバを保持するホルダが載置されるホルダ載置部１１と、一対の光ファイバをそれぞれ対向して位置決めする一対のガイド部５と、一対の光ファイバの対向方向（一対のガイド部５の対向方向）に対して略垂直な方向に対向配置される一対の電極７と、蓋部３と、融着機１の操作を行う操作部１５と、各種情報を表示する表示部１７等を具備する。なお、表示部１７をタッチパネルとすることで、操作部１５と表示部１７とを一体化してもよい。
　前述したように、光ファイバはガイド部５上のＶ溝に保持される。蓋部３は回転軸９を中心に回動可能である。蓋部３の裏面には、クランプ１３が設けられ、蓋部３を閉じた際に、クランプ１３の先端は、ガイド部５上の光ファイバの位置に対応する部位に位置する。すなわち、蓋部３の裏面に設けられた一対のクランプ１３によって、一対の光ファイバを、それぞれのガイド部５において対向して保持することができる。なお、クランプ１３は、蓋部３に設けずに、蓋部３とは独立して配置してもよい。
　次に、融着機１を用いた光ファイバの接続方法を説明する。図２に示すように、一対のガイド部５には、チルト駆動部３１、回転駆動部３２、搬送駆動部３３が設けられ、少なくとも一方のガイド部５には、さらに、光ファイバの先端位置を合わせるためのＸ方向駆動部３４とＹ方向駆動部３５が設けられる。なお、Ｘ方向駆動部３４とＹ方向駆動部３５は、両方のガイド部５に配置してもよい。また、接続対象の光ファイバが、マルチコアファイバや偏波保持ファイバなどのように回転方向の調心が必要な場合には、回転駆動部３２が必要であるが、回転方向の調心が不要な場合には、回転駆動部３２は必ずしも必要ではない。
　融着機１は、一対の光ファイバを融着によって接続するものである。図示を省略した一対のホルダによって光ファイバを保持し、ホルダをホルダ載置部１１に載置する。この状態で蓋部３を閉じることで、ガイド部５に光ファイバが保持される。この際、搬送駆動部３３によって、ガイド部５に保持された一対の光ファイバの先端は、一対の電極７の間に搬送される。
　電極７の下部には、Ｘ方向撮像部３６とＹ方向撮像部３７が配置される。Ｘ方向撮像部３６とＹ方向撮像部３７とは、互いに異なる方向から光ファイバの先端部近傍の側方からの画像を撮像可能である。Ｘ方向撮像部３６及びＹ方向撮像部３７によって、光ファイバの先端位置を撮像可能である。それぞれの撮像部によって得られた情報は、画像処理部３８で処理されて表示部１７に表示させることができる。また、得られた画像情報を演算処理部３９で処理して、制御部３０によって、ガイド部５の動作が制御される。
　例えば、光ファイバ同士の先端位置が合うように、自動又は手動でガイド部５をそれぞれの方向に移動させて光ファイバ同士を調心し、光ファイバの先端同士を対向させて突き合わせた状態で、突合せ部を電極間に配置させる。この状態で、一対の電極７間に放電することで、光ファイバの先端部を溶融して融着接合することができる。
　この際、前述したように、光ファイバがテーパ形状の場合には、先端位置を合わせるだけではなく、光ファイバ同士の軸心を一直線上に配置する必要がある。図３Ａは、テーパ形状の光ファイバ２３をガイド部５のＶ溝２１に配置した状態を示す概念図である。なお、以下の説明において、クランプ１３およびホルダの図示を省略する。
　光ファイバ２３をガイド部５に配置すると、光ファイバ２３の軸心（図中Ｂ）は、対向する光ファイバ同士の対向方向（図中Ａ）に対して、所定の角度（図中θ１）でずれる。本実施形態では、一対のガイド部５が、それぞれガイド部設置部６上に配置され、それぞれのガイド部５が、傾斜角度調整機構１９（チルト駆動部３１（図２参照））によって、ガイド部設置部６に対する傾斜角度を調整することができる。なお、図示した例では簡単のため、傾斜角度調整機構１９としてヒンジ状の構造を示すが、傾斜角度調整機構１９は特に限定されず、ゴニオステージ等の、位置は変えずに円弧状に回転動作のみを行うことが可能な機構を適用可能である。傾斜角度調整機構１９の詳細は後述する。
　図３Ｂは、傾斜角度調整機構１９を動作させ、ガイド部設置部６に対してガイド部５を角度θ２だけ傾斜させた状態を示す図である。このように、ガイド部５を所定の角度で傾斜させることで、光ファイバ２３の軸心Ｂと光ファイバ２３の対向方向Ａとを一致させることができる。すなわち、傾斜角度調整機構１９は、光ファイバ２３の設置方向（図中上下方向）と、光ファイバ２３の対向方向（図中左右方向）のそれぞれに略垂直（紙面に垂直）な水平方向の回転軸でガイド部５を回動可能である。
　なお、Ｘ方向への移動機構とＹ方向への移動機構は、従来の方法を適用可能である。すなわち、Ｘ方向への移動機構とＹ方向への移動機構は、ガイド部５をそれぞれの方向に平行移動させることができる。この際、傾斜角度調整機構１９は、Ｘ方向への移動機構とＹ方向への移動機構とは独立して、ガイド部５の傾斜角度を調整可能であることが望ましい。すなわち、光ファイバの先端位置の調心を行う位置調整機構を有する場合において、位置調整機構（平行方向移動機構）と傾斜角度調整機構とが独立して制御可能であることが望ましい。
　尚、例えば、ヘキサポッドなどのように、各シリンダの伸縮制御によって各方向への移動や回転を同時に制御して、光ファイバの先端位置と傾斜角度との調整を同時に行う様にしてもよい。しかしながら、位置調整と傾斜角度調整とを完全に独立して制御可能とすることで、ヘキサポッドなどのように各シリンダの伸縮制御によって各方向への移動や回転を同時に制御する場合と比較して、仮に位置調整に誤差が生じても、この誤差を位置調整機構のみで微修正することが可能であり、この際、傾斜角度への影響を低減できるため好ましい。
　次に、ガイド部５の傾斜制御方法について説明する。前述の通り、まず、ガイド部５のＶ溝２１にテーパ形状の光ファイバ２３を配置する。なお、一方の光ファイバは、通常の同一径の光ファイバであってもよい。すなわち、少なくとも一方のガイド部５にテーパ形状の光ファイバ２３を配置する。このように、テーパ形状の光ファイバ２３同士を接続することもできるし、テーパ形状の光ファイバ２３と通常の光ファイバとを接続することもできる。
　図４は、例えばＸ方向撮像部３６又はＹ方向撮像部３７の画像２５を示す概念図である。前述したように、撮像部は、光ファイバ２３の先端部を撮像可能である。画像処理部３８及び演算処理部３９（図２参照）は、撮像されたそれぞれの光ファイバ２３の先端近傍のテーパ形状の角度θ３、θ４を画像解析から取得することが可能である。例えば、画像処理部３８によって、画像に二値化を行い、光ファイバ２３の外形の境界線を検出し、演算処理部３９によって、得られた直線の角度を算出することができる、
　図５Ａは、ガイド部５へ光ファイバ２３を配置した状態の正面概念図であり、図５（ｂ）は側面概念図である。例えば、図４におけるθ３の１／２が図５Ｂにおけるθ５とする。また、図５Ａ、図５Ｂに示すように、先端に行くにつれて徐々に外径が小さくなる光ファイバ２３は、位置によってＶ溝２１に配置される深さが異なる。
　例えば、Ｖ溝２１の底から光ファイバの中心までの高さは、半径Ｅの部位では高さＣであり、半径Ｆの部位では高さＤとなる。このため、光ファイバ２３の対向方向に対する軸心の傾斜角度θ６は、光ファイバ２３のテーパ角度θ５（＝θ３の１／２）よりも大きくなる。
　例えば、Ｖ溝２１の開き角度が９０度であれば、Ｃ＝√２・Ｅ、Ｄ＝√２・Ｆとなる。このように、光ファイバ２３のテーパ角度が分かれば、ガイド部５のＶ溝２１に光ファイバ２３を配置した際の軸心の傾斜角度を算出することができる。
　以上のように、撮像部によって光ファイバ２３の先端部の画像を取得して、画像処理部３８と演算処理部３９によって、光ファイバ２３のテーパ角度情報を取得し、テーパ角度情報から、光ファイバ２３の軸心の傾斜角度を算出することができる。制御部３０は、傾斜角度調整機構１９（チルト駆動部３１）を制御して、光ファイバ２３の軸心の傾斜角度を打ち消すように逆方向にガイド部５を傾斜させることができる。このとき、光ファイバ２３を保持するＶ溝２１（ガイド部５）の傾斜角度の大きさを、光ファイバ２３のテーパ角度θ５の大きさより大きくすることで、光ファイバ２３の軸心方向を対向方向と一致させる、または対向方向との角度差を小さくすることができる。この様にして、簡易な構成で、テーパ形状の光ファイバをより精度よく、接続損失を低減して融着することが可能となる。
　なお、ガイド部５の傾斜角度の調整は、制御部３０による自動調整ではなく、表示部１７における画像を見ながら操作部１５を操作して手動で調整してもよい。また、画像に基づき、光ファイバ２３のテーパ角度を取得し、テーパ角度から光ファイバ２３の軸心の傾斜角度を算出するのではなく、画像から直接軸心の傾斜角度を算出してもよい。
　図６は、撮像部による画像２５ａの概念図である。画像２５ａは、例えば光ファイバ２３の側方から撮像された画像である。すなわち、画像２５ａの上下方向が、ガイド部５の上下方向（図３Ａの上下方向）と一致するように取得された画像である。なお、一方の光ファイバの先端のみを示すが、他方の光ファイバに対しても同様である。
　本実施形態では、光ファイバ２３の側方画像（画像処理部３８による二値化画像）に基づいて、光ファイバ２３の対向方向（図中直線Ｊ方向）に所定の間隔で、光ファイバ２３の上部境界（図中Ｇ）と下部境界（図中Ｈ）の位置を検出し、その中間点（図中Ｉ）を光ファイバ２３の中心位置と認定する。演算処理部３９は、この中心位置を、光ファイバ２３の対向方向につないで、光ファイバ２３の軸心方向（図中直線Ｋ方向）を算出することができる。すなわち、光ファイバ２３の対向方向（図中直線Ｊ）と光ファイバ２３の軸心方向（図中直線Ｋ）のなす傾斜角度を算出することができる。
　上述した実施形態において、Ｘ方向撮像部３６およびＹ方向撮像部３７の少なくとも一方で撮像された光ファイバ２３の画像に基づいて、軸心の傾斜角度を算出するようにしてもよい。
　以上のように、傾斜角度調整機構１９によって、光ファイバ２３のテーパ角度に応じて、ガイド部５の傾斜角度を調整することができる。なお、光ファイバ２３のテーパ角度が事前に明らかな場合には、その角度に応じてガイド部５の角度を予め傾斜させておいてもよい。この場合には、図７に示すように、ガイド部５の下部にスペーサ２７を挟み込んで、ガイド部５の角度を変えてもよい。
　このように、事前にテーパ角度が既知の場合には、少なくとも一方のガイド部５が、光ファイバ２３のテーパ形状による傾斜を打ち消す方向に傾いた状態で光ファイバ２３を保持することが可能であれば、傾斜角度調整機構を用いなくてもよい。また、テーパ角度が未知の場合や、ばらつきが大きい場合などにおいては、少なくとも一方のガイド部５が、傾斜角度を調整可能な傾斜角度調整機構１９を有することが望ましい。
　なお、これまで説明した実施形態では、傾斜角度調整機構１９（チルト駆動部３１）は、一対のガイド部５のそれぞれに配置される。このため、それぞれのガイド部５にテーパ状の光ファイバ２３を配置した際にも、それぞれのガイド部５を、光ファイバ２３の傾斜角度分だけ傾斜させればよいため、ガイド部５の傾斜角度を小さくすることができる。
　一方、図８に示すように、一方のガイド部５に位置調整機構（Ｘ方向駆動部３４、Ｙ方向駆動部３５）が配置され、他方のガイド部５に傾斜角度調整機構（チルト駆動部３１）が配置されてもよい。このようにすることで、それぞれのガイド部５に、位置調整機構と傾斜角度調整機構が分散されるため、装置を小型化することができる。
　なお、一方のガイド部５にのみ傾斜角度調整機構１９を配置する場合には、それぞれのガイド部５にテーパ状の光ファイバ２３を配置した際に、一方のガイド部５を、それぞれの光ファイバ２３の傾斜角度の和の角度を傾斜させればよい。
　ここで、傾斜角度調整機構１９による傾斜角度の調整可能範囲は、所定以下で規制することが望ましい。例えば、ホルダから電極７までの距離である約１５ｍｍの範囲で、最も太い外径８００μｍ径の光ファイバが先端で０μｍとなるテーパ形状であるとすると（すなわち、二等辺三角形であるとすると）、この場合のテーパ角度は約３度となる。すなわち、光ファイバのテーパ角度としては、最大でも３度を想定しておけば略全ての光ファイバに対応可能である。
　また、ガイド部５の傾斜角度が大きくなると、クランプ１３で光ファイバ２３を抑えた際に、ガイド部５のエッジに光ファイバ２３が強く押さえつけられ、損傷の恐れがある。このため、ガイド部５の傾斜角度調整範囲は、最大でも３度以下が望ましく、１．５度以下がさらに望ましい。
　以上、本実施の形態によれば、テーパ形状の光ファイバ２３に対しても、軸心を一直線上に揃えて融着接続を行うことができる。このため、伝送損失の増大を抑制することができる。
　また、光ファイバ２３のテーパ角度や軸心傾斜角度を撮像部で得た画像によって算出することで、それぞれの光ファイバ２３のテーパ角度に応じて適切な傾斜角度にガイド部５の傾斜角度を調整可能である。この際、制御部３０によってガイド部５の傾斜角度を自動で調整可能とすることで、光ファイバ２３をセットして、蓋部３を閉じることで、自動的に適切な角度にガイド部５を調整することができる。
　また、少なくとも一方のガイド部５が、傾斜角度を調整可能な傾斜角度調整機構１９を有すれば、テーパ形状の光ファイバ２３同士の接続に対応可能であるが、両方のガイド部５に傾斜角度調整機構１９を設けることで、個々のガイド部５の傾斜角度を小さくすることができる。
　なお、融着対象のテーパ形状の光導波部材としては、単心の光ファイバだけではなく、複数の光ファイバ心線がバンドル化されたバンドルファイバであってもよい。図９Ａは、複数のテーパ形状の光ファイバ２３がバンドル化されたバンドルファイバ２３ａの側面図であり、図９Ｂは、図９ＡのＬ－Ｌ線断面図、図９Ｃは、図９ＡのＭ－Ｍ線断面図である。
　バンドルファイバ２３ａは、複数の光ファイバ２３がバンドル化されて接着等によって一体化された光ファイバである。バンドルファイバ２３ａも、全体の外径（外接円の径）が、先端に行くにつれてテーパ状に小さくなる。なお、バンドルファイバ２３ａを構成する光ファイバ２３の本数は、図示した例には限られない。また、バンドルファイバ２３ａを構成する光ファイバ２３は、全て同一径でなくてもよく、また、全てがテーパ形状のファイバでなくてもよい。
　このように、融着機１の融着接続対象の光ファイバとしては、単心のテーパ形状の光ファイバ２３であってもよく、又は、複数の光ファイバ２３がバンドル化されたバンドルファイバであってもよい。
　また、融着接続対象のテーパ形状の光導波部材としては、光ファイバでなくてもよい。図１０は、光ファイバ２３ｂの端部に、光導波部材としてエンドキャップ２９を融着する際の概念図である。エンドキャップ２９は、光ファイバの入力端等に接続され、レーザ光を光ファイバに結合する際、エンドキャップを介して結合することで、光ファイバの入力端の熱影響、損傷を低減することが可能となる。
　一般的に、エンドキャップ２９は、光ファイバと接続する側がテーパ状となっている。このため、図１０に示すように、エンドキャップ２９の一部のテーパ形状に対応させてガイド部５を傾斜させ、光ファイバ２３ｂとエンドキャップ２９の軸心を一致させた状態で、両者の端部を突き合わせることで、精度よく光ファイバ２３ｂとエンドキャップ２９とを接続することができる。なお、接続される光ファイバ２３ｂは、先端まで略同一径であってもよく、テーパ形状を有してもよい。光ファイバ２３ｂがテーパ形状を有する場合には、光ファイバ２３ｂを保持するガイド部５もテーパ形状に対応させて傾斜させればよい。
　なお、上述した実施形態では、少なくとも一方の光導波部材が、先端に行くにつれて外径が小さくなるテーパ形状である場合について説明したが、図１４Ｃに示したように、ホルダとガイド部（Ｖ溝）との高さ方向の軸心ずれによる、光ファイバの軸心ずれを調整する場合にも適用可能である。
　次に、傾斜角度調整機構１９について、その一例の詳細を説明する。図１１Ａは、電極の軸方向から見た、傾斜角度調整機構１９を示す概略図である。前述したように、ガイド部５はガイド部設置部６上に設置される。ここで、前述した例では、ガイド部５をガイド部設置部６上で回転可能としたが、本実施形態では、ガイド部設置部６を回転軸４１で回転させる例を示す。
　回転軸４１の後方（図中左側）には、ばね４３と直動モータ４５が配置される。ガイド部設置部６は、ばね４３の弾性力によって、下方に引き戻す方向に力を受ける。すなわち、ガイド部設置部６は、ばね４３によって、回転軸４１を中心として反時計回り方向へ力を受ける。これに対し、直動モータ４５は、ガイド部設置部６を上方に押し上げる。すなわち、ガイド部設置部６は、直動モータ４５によってばね４３とは逆方向（時計回り方向）へ力を受ける。
　例えば、図１１Ｂに示すように、直動モータ４５によってガイド部設置部６を押し上げると（図中矢印Ｎ方向）、回転軸４１を中心としてガイド部設置部６とともにガイド部５が時計回りに回転する（図中矢印Ｏ方向）。すなわち、ガイド部５（Ｖ溝）の軸方向を下方に傾けることができる。
　逆に、図１１Ｃに示すように、直動モータ４５を縮めると、ばね４３によってガイド部設置部６が引き戻され（図中矢印Ｐ方向）、回転軸４１を中心としてガイド部設置部６とともにガイド部５が反時計回りに回転する（図中矢印Ｑ方向）。すなわち、ガイド部５（Ｖ溝）の軸方向を上方に傾けることができる。
　以上のように、傾斜角度調整機構１９は、少なくとも電極の軸方向から見た際の、ガイド部５の対向方向（図中左右方向）に対する、高さ方向（図中上下方向）の傾斜角度を調整可能である。なお、傾斜角度調整機構は図示した例には限られない。また、Ｘ方向及びＹ方向の位置調整では、傾斜角度調整機構ごと移動させればよい。
　なお、図１５Ｂに示すように、平面視における光ファイバの傾斜に対しても、傾斜角度を調整可能であることが望ましい。例えば、図１２に示すように、ガイド部５の傾斜角度調整機構として、高さ方向チルト駆動部３１ａと、水平方向チルト駆動部３１ｂの両方を具備してもよい。なお、図示した例では、一方のガイド部５に位置調整機構（Ｘ方向駆動部３４、Ｙ方向駆動部３５）が配置されるが、両方に配置してもよい。また、チルト駆動部は一方のガイド部５のみに配置してもよい。また、水平方向チルト駆動部３１ｂのみを配置してもよい。
　高さ方向チルト駆動部３１ａとしては、前述した図１１Ａに示した傾斜角度調整機構１９と同様の機構を適用可能である。一方、水平方向チルト駆動部３１ｂとしては、例えば、図１３Ａ、図１３Ｂに示すような傾斜角度調整機構１９ａを適用可能である。図１３Ａ、図１３Ｂは、上方（クランプ側）から見た平面図であり、ガイド部５を点線で示す。
　傾斜角度調整機構１９ａは、ガイド部設置部６がゴニオステージ４７に固定される。ゴニオステージ４７は、回転軸４１ａを中心にして円弧状の動作が可能である。なお、回転軸４１ａは、例えば、ガイド部５のＶ溝に対応する位置に配置される。したがって、ガイド部５のＶ溝は、水平方向の位置は変わらずに、方向だけを変えることができる。
　ゴニオステージ４７にはばね４３ａが接続される。ガイド部設置部６は、ばね４３ａの弾性力によって、図中上方に引き戻す方向に力を受ける。すなわち、ガイド部設置部６は、ばね４３ａによって、回転軸４１ａを中心として図中時計周り方向へ力を受ける。これに対し、直動モータ４５ａは、ガイド部設置部６の一部（ガイド部設置部６とつながるアーム）を図中下方に押し下げる。すなわち、ガイド部設置部６は、直動モータ４５ａによってばね４３ａとは逆方向（反時計回り方向）へ力を受ける。
　例えば、図１３Ａに示すように、直動モータ４５ａを縮めると（図中矢印Ｒ方向）、ばね４３ａによってガイド部設置部６が引き戻され、回転軸４１ａを中心としてガイド部設置部６とともにガイド部５が時計回りに回転する（図中矢印Ｓ方向）。すなわち、ガイド部５（Ｖ溝）の軸方向を水平方向の一方の方向に傾けることができる。
　逆に、図１３Ｂに示すように、直動モータ４５ａによってガイド部設置部６の一部を押しこむと（図中矢印Ｔ方向）、回転軸４１ａを中心としてガイド部設置部６とともにガイド部５が反時計回りに回転する（図中矢印Ｕ方向）。すなわち、ガイド部５（Ｖ溝）の軸方向を水平方向の他方の方向に傾けることができる。
　このように、傾斜角度調整機構１９ａは、少なくとも平面視における、ガイド部５の対向方向（図中左右方向）に対する水平方向（図中上下方向）の傾斜角度を調整可能である。なお、斜角度調整機構は、電極の軸方向から見た際のガイド部５の対向方向に対する傾斜角度を調整可能な傾斜角度調整機構１９と、平面視におけるガイド部５の対向方向に対する傾斜角度を調整可能な傾斜角度調整機構１９ａとは、それぞれ独立して調整可能であることが望ましい。
　このように、傾斜角度調整機構１９、１９ａは、互いに直交するそれぞれの方向（高さ方向及び水平方向）に対して、ガイド部５を回転動作によって円弧状に動作させて傾斜角度を調整可能である。このため、無段階で、それぞれの方向の傾斜角度を精度よく調整可能である。
　なお、同一径の光ファイバ同士の接合における軸心の調整の際にも、撮像部によって光ファイバの先端部のそれぞれの方向からの画像を取得して、画像処理部３８と演算処理部３９によって、光ファイバの傾斜角度情報を取得すればよい。得られた傾斜角度情報に基づいて、自動又は手動で、制御部３０によって、傾斜角度調整機構１９、１９ａ（高さ方向チルト駆動部３１ａ、水平方向チルト駆動部３１ｂ）を制御して、光ファイバの軸心の傾斜角度を打ち消すように逆方向にガイド部５を傾斜させればよい。
　以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１………融着機
３………蓋部
５………ガイド部
６………ガイド部設置部
７………電極
９………回転軸
１１………ホルダ載置部
１３………クランプ
１５………操作部
１７………表示部
１９、１９ａ………傾斜角度調整機構
２１………Ｖ溝
２３、２３ｂ………光ファイバ
２３ａ………バンドルファイバ
２５、２５ａ………画像
２７………スペーサ
２９………エンドキャップ
３０………制御部
３１………チルト駆動部
３１ａ………高さ方向チルト駆動部
３１ｂ………水平方向チルト駆動部
３２………回転駆動部
３３………搬送駆動部
３４………Ｘ方向駆動部
３５………Ｙ方向駆動部
３６………Ｘ方向撮像部
３７………Ｙ方向撮像部
３８………画像処理部
３９………演算処理部
４１、４１ａ………回転軸
４３、４３ａ………ばね
４５、４５ａ………直動モータ
４７………ゴニオステージ
１００………ガイド部
１０１………Ｖ溝
１０３、１０３ａ………光ファイバ
１０５………クランプ
１０７………ホルダ

Claims (15)

  1. 　光導波部材と、光ファイバとを接続可能な融着機であって、
    　前記光導波部材と前記光ファイバとを対向して位置決めする一対のガイド部と、
    　一対の前記ガイド部の対向方向に対して略垂直な方向に対向配置される一対の電極と、
    　を具備し、
    　少なくとも一方の前記ガイド部が、前記光導波部材の傾斜を打ち消す方向に傾いた状態で前記光導波部材を保持することが可能であることを特徴とする融着機。
  2. 　少なくとも一方の前記ガイド部は、前記対向方向に対する傾斜角度を調整可能な傾斜角度調整機構を有することを特徴とする請求項１記載の融着機。
  3. 　前記光導波部材の画像から前記光導波部材の傾斜角度情報を取得し、前記傾斜角度調整機構を制御する制御部を有することを特徴とする請求項２記載の融着機。
  4. 　前記傾斜角度調整機構は、少なくとも前記電極の軸方向から見た際の前記対向方向に対する傾斜角度を調整可能であることを特徴とする請求項２記載の融着機。
  5. 　前記傾斜角度調整機構は、少なくとも平面視における前記対向方向に対する傾斜角度を調整可能であることを特徴とする請求項２記載の融着機。
  6. 　前記傾斜角度調整機構は、前記電極の軸方向から見た際の前記対向方向に対する傾斜角度と、平面視における前記対向方向に対する傾斜角度を、それぞれ独立して調整可能であることを特徴とする請求項２記載の融着機。
  7. 　前記傾斜角度調整機構は、前記ガイド部を回転動作によって円弧状に動作させて傾斜角度を調整可能であることを特徴とする請求項２記載の融着機。
  8. 　前記光導波部材又は前記光ファイバの先端位置の調心を行う位置調整機構を有し、前記位置調整機構と、前記傾斜角度調整機構とが独立して制御可能であることを特徴とする請求項２記載の融着機。
  9. 　一方の前記ガイド部には前記位置調整機構が配置され、他方の前記ガイド部には前記傾斜角度調整機構が配置されることを特徴とする請求項８記載の融着機。
  10. 　一対の前記ガイド部にはそれぞれ前記傾斜角度調整機構が配置されることを特徴とする請求項２記載の融着機。
  11. 　前記光導波部材は、先端に行くにつれて径が細くなるテーパ形状を有する光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の融着機。
  12. 　前記ガイド部が、前記対向方向に対し、前記光導波部材のテーパ角度よりも大きい角度で傾いた状態で前記光導波部材を保持することを特徴とする請求項１１記載の融着機。
  13. 　前記対向方向に対し、前記ガイド部の傾きが３度以下であることを特徴とする請求項１記載の融着機。
  14. 　請求項１から請求項１３のいずれかに記載の融着機を用いた光導波部材と光ファイバの接続方法であって、
    　少なくとも一方の前記ガイド部に前記光導波部材を配置し、
    　前記光導波部材と前記光ファイバを対向させて、突合せ部を前記電極間に配置して、放電によって前記光導波部材と前記光ファイバとを融着することを特徴とする光ファイバの接続方法。
  15. 　前記光導波部材は、複数の光ファイバ心線がバンドル化され、先端に行くにつれて径が細くなるテーパ形状を有するバンドルファイバであることを特徴とする請求項１４記載の光ファイバの接続方法。
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