(57)【要約】  １本又は複数本の光ファイバを保持するファイバホルダ、光ファイバを熱する加熱場が生じるよう配置された複数個の電極、並びに電極のうち１個又は複数個を振動させる振動機構を備える多電極システムを提案する。その電極は完全真空中や不完全真空中に配置可能である。本システムは各種ファイバの処理、例えばストリッピング、スプライシング、アニーリング、テーパリング等に使用可能である。対応するファイバ処理方法も提案する。
2013517526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本又は複数本の光ファイバを保持するファイバホルダと、
光ファイバを熱する加熱場が生じるよう配置された複数個の電極と、
電極のうち１個又は複数個を振動させる振動機構と、
を備える多電極システム。
【請求項２】
請求項１記載の多電極システムであって、約１２５μｍ以上の直径を有する大径光ファイバを扱う多電極システム。
【請求項３】
請求項１記載の多電極システムであって、複数本の光ファイバを扱う多電極システム。
【請求項４】
請求項１記載の多電極システムであって、振動機構の働きで加熱場の幅がガウス熱プロファイルの半値幅まで拡がる多電極システム。
【請求項５】
請求項１記載の多電極システムであって、複数個の電極が振動する多電極システム。
【請求項６】
請求項１記載の多電極システムであって、全ての電極が振動する多電極システム。
【請求項７】
請求項１記載の多電極システムであって、その振動機構が１個又は複数個の圧電アクチュエータを有する多電極システム。
【請求項８】
請求項１記載の多電極システムであって、その振動機構の振動周波数が０Ｈｚ超約１０Ｈｚ以下の多電極システム。
【請求項９】
請求項１記載の多電極システムであって、その電極が２個の多電極システム。
【請求項１０】
請求項１記載の多電極システムであって、その電極が３個の多電極システム。
【請求項１１】
請求項１記載の多電極システムであって、その電極が４個の多電極システム。
【請求項１２】
請求項１記載の多電極システムであって、隣り合う電極間にプラズマアークを発生させることで、加熱場として加熱プラズマ場を発生させる多電極システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の多電極システムであって、生じる加熱プラズマ場が略均一な多電極システム。
【請求項１４】
請求項１記載の多電極システムであって、その電極が完全乃至不完全真空中に配置された多電極システム。
【請求項１５】
請求項１４記載の多電極システムであって、その電極がゲージ圧で２２〜２４インチ水銀、絶対圧で２００〜１５０トールの圧力下に配置された多電極システム。
【請求項１６】
請求項１４記載の多電極システムであって、その電極が酸素富化不完全真空中に配置された多電極システム。
【請求項１７】
請求項１記載の多電極システムであって、その電極のなかに、他の電極との間隔を調整可能なものがある多電極システム。
【請求項１８】
１本又は複数本の光ファイバを保持するファイバホルダと、
光ファイバを熱する略均一な加熱プラズマ場が生じるよう配置された複数個の電極と、
電極のうち１個又は複数個を振動させる振動機構と、
を備え、振動機構の働きで略均一な加熱プラズマ場の幅がガウス熱プロファイルの半値幅まで拡がる多電極システム。
【請求項１９】
１本又は複数本の光ファイバを扱える加熱場を発生させる方法であって、
ファイバホルダに光ファイバを保持させるステップと、
複数個の電極を用い光ファイバ加熱用の加熱場を発生させるステップと、
電極のうち１個又は複数個を振動させるステップと、
を有する方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法であって、約１２５μｍ以上の直径を有する大径光ファイバを扱う方法。
【請求項２１】
請求項１９記載の方法であって、複数本の光ファイバを扱う方法。
【請求項２２】
請求項１９記載の方法であって、電極の振動で加熱場の幅をガウス熱プロファイルの半値幅まで拡げる方法。
【請求項２３】
請求項１９記載の方法であって、加熱場として略均一な加熱プラズマ場を発生させる方法。
【請求項２４】
請求項１９記載の方法であって、用いる電極を完全乃至不完全真空中に配置するステップを有する方法。
【請求項２５】
請求項１９記載の方法であって、用いる電極が２個の方法。
【請求項２６】
請求項１９記載の方法であって、用いる電極が３個の方法。
【請求項２７】
請求項１９記載の方法であって、用いる電極が４個の方法。
【請求項２８】
請求項１９記載の方法であって、複数個の電極を振動させる方法。
【請求項２９】
請求項１９記載の方法であって、全ての電極を振動させる方法。
【請求項３０】
請求項１９記載の方法であって、振動機構として１個又は複数個の圧電アクチュエータを使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、いずれも審査に継続中で本願出願人を譲受人とする２００７年１０月２日付米国暫定特許出願第６０／９７６８５９号（名称：「真空中多電極システム」(Multi-Electrode System In A Vacuum)）、２００７年８月３日付米国暫定特許出願第６０／９５３８０３号（名称：「ファイバスプライシング及び改質ファイバストリッピング向けの三相アーク」(Three-phase Arc for Fiber Splicing and Improved Fiber Stripping)）、並びに２００７年２月７日付米国暫定特許出願第６０／８８８６９１号（名称：「大径ファイバスプライシング及び改質ファイバストリッピング向けの三相アーク」(Three-Phase Arc for Large Diameter Fiber Splicing and Improved Fiber Stripping)）に基づき米国特許法第１１９条（ｅ）の規定による優先権を主張する２００８年２月７日付米国特許出願第１２／０２７３９４号（名称：「多電極システム」(Multi-Electrode System)）の一部継続出願であるので、この参照を以てそれらの出願の全内容を本願に繰り入れることとする。
【０００２】
本発明は光ファイバ、特にそのスプライシング及びストリッピングシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバ用の熔融スプライサでは、ファイバを熱して互いに熔着させるのに放電が使用されることが多い。業界ではこの放電のことを「アーク」と呼んでいる。ただ、一説によれば、現用の電流レベルで生じるのは真正なアーク放電ではなく、高温プラズマ場をもたらすコロナ放電であるとのことである。
【０００４】
現状では、これと同様のアークが、光ファイバのストリッピング（被覆除去）、機械的なストリッピングを経たファイバのクリーニング（デブリ除去）等にも使用されている。その際には、図１Ａに示すように、１〜１０ｍｍ程度の間隔で配置された一対の電極１０２，１０４の鋭端間にアーク１０６を発生させ、そのアーク１０６でファイバ１１０を加熱するスプライサを使用する。複数本のファイバを一度にスプライシング（接合）する際や、直径が大きめのファイバ１３０を扱う際には、図１Ｂに示すように電極間隔を広めにしてアーク１２６を発生させる必要がある。スプライサ内光学系を設計する際には、光ファイバの通り道に電極１２２，１２４がはみ出さないよう電極間隔即ち「ギャップ」を広めにすることも必要である。
【０００５】
電極としては、タングステン製のものが広く使用されているが、タングステンとセリウム又はトリウムとの合金製のものが使用される場合もある。これは、それらの元素を添加すると、電極の熱電子仕事関数が下がって電子が電極表面から去りやすくなり、放電開始電圧が下がるからである。３ＳＡＥ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｉｎｃ．が開発したイオン補強低温プラズマ技術等に倣い、外部イオン源でアーク放電開始を支援する構成を採ることも可能である。外部イオン源を使用せず平凡な鋼製電極で好適なアークを発生させることも可能ではあるが、アーク特性の再現性に乏しくなるのが普通である。
【０００６】
電極間に印加される電圧は、電極端間の間隔が狭めならＤＣとされることが多く、１０ｍｍ以上ならＡＣとされることが多い。放電を起こすのに必要な電圧（放電開始電圧）はパッシェンの法則、即ち電極間ギャップの絶縁破壊電圧をギャップ内気体の種類（通常は空気）、圧力、温度、電極形状、電極素材及びギャップ幅に関連付ける複雑且つ非線形な関数で与えられる。スプライサやストリッパでは、パッシェンの法則を適用するのに必要なこれらのパラメタがほとんどわからないので、そのアークについての定量的且つ理論的な解析はあまり行われていない。実験的に求めた場合、放電開始電圧は５〜３０ｋＶの範囲内になるのが普通である。
【０００７】
アーク放電が始まった後は、ギャップ内プラズマの持続的イオン化を放電開始電圧よりも低い電圧で実行することができる。ただ、その電圧を電流で除して得られる回路定数、即ちプラズマのインピーダンスを事前に知るのは難しい。しかも、アーク式スプライサでは、周波数や電流によっては負インピーダンスと覚しき状況になる。これらの性質は、アーク式スプライサの定電圧動作を実現する上で大きな妨げとなる。そのため、大抵のアーク式スプライサで平均電流一定化制御が採用されている。ギャップに注入される電力の計測値に基づき、放電を受けるファイバの温度を割合正確に推定できるからである。
【０００８】
特に重宝なのは、アークを通じ光ファイバに供給されるエネルギを調節すること、ひいてはファイバの種類に応じた適正加熱や条件差補償が可能なことである。これは、持続中のアークに供給される電流を上述した制御手法に従い変化させることや、アークをパルス的にオンオフさせることで達成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４０４９４１４号明細書
【特許文献２】米国特許第５０１８８２４号明細書
【特許文献３】米国特許第３７６１７６４号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／０２２３７４８号明細書
【特許文献５】米国特許第６７４２９３９号明細書（Ｂ２）
【特許文献６】米国特許第６８８６９９８号明細書（Ｂ２）
【特許文献７】米国特許第５５６０７６０号明細書
【特許文献８】米国特許第３９６０５３１号明細書
【特許文献９】米国特許第２８１７６９５号明細書
【特許文献１０】米国特許第７６７００６５号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００７／００３１０９８号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００６／０２６３０１６号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開第２００２／０１７６６７３号明細書
【特許文献１４】米国特許出願公開第２００８／０１８７２７３号明細書
【特許文献１５】特開平５−７０１６６号公報
【特許文献１６】米国特許出願公開第２０１０／０２２６６１３号明細書
【特許文献１７】欧州特許第０２６２３０３号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Halfpenny D.R., Kane D.M., "Electric-arc cleaning of optical-fiber endfaces", Applied Optics, 1996, Vol.35 Issue 22, pages 4516-4517
【非特許文献２】Furukawa Electric, "Fusion Splicers and Tools", FITEL, Volume 3, October 2009, pp.1-32
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ただ、大抵の光ファイバが図１Ａの如く８０〜１２５μｍ径であるところ、大出力ファイバレーザ等の分野では、その被覆抜き直径が１ｍｍ以上のファイバが必要とされる。直径が２００μｍ超のファイバは通常の熔融スプライサに収まらないので、大径光ファイバ（ＬＤＦ）向けに、受容最大径や構成上の特徴が異なる専用のスプライサが開発されている。
【００１２】
ＬＤＦのうち太めのもの、例えばその直径が６００μｍ超のものについては、一般に、アーク式スプライサではなく巻線抵抗加熱式又はレーザ加熱式スプライサが使用されている。それは、ファイバ素材の誘電性によってアークのファイバ沿い湾曲が引き起こされるため、太めのファイバではその全周がプラズマ場内に包絡されることとならないからである。これは、ファイバの不均一加熱、ひいてはスプライシング品質の不足につながる。
【００１３】
アークを用い光ファイバにストリッピングを施す装置でも、不均一加熱の現象が問題になることがある。例えば、プラズマ場のすぐ外側（上方又は下方）にファイバを配置し、アークの作用で被覆を分解させる一般的なアーク式ストリッパでは、その仕組み上、ファイバの片側が他側に比べ高温になってしまう。多々ある被覆のなかにはこのことが問題になるものもある。例えば、うまく除去できる温度窓が狭い被覆を除去するには、熱分布をより均一にする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願で提案するのは、複数個の電極を用いアークを発生させる多電極システム及び方法である。発生したアークは、１本又は複数本の光ファイバに対する熱処理、例えばスプライシング、アニーリング、拡散、ストリッピング、テーパリング、アブレーション又はその組合せに使用可能であるほか、光ファイバ間カップリング等、他の用途及び状況でも使用可能である。また、こうしたシステム乃至方法であれば、複数個ある電極のうち１個又は複数個を振動させることで、上述の諸機能を実行するのに十分なパワーを保ちつつプラズマ場を拡幅することができる。
【００１５】
本発明に係る多電極システムは、大気条件下又は完全乃至不完全真空中で稼働する三相システム、特にその電極のうち１個又は複数個が振動し又は分離されている状態で稼働するシステムとして構成することができる。こうしたシステム乃至方法には幾つかの利点がある。まず、本発明のシステム及び方法は完全乃至不完全真空中で使用できるので、対流の発生を妨げ、等温域がより安定なプラズマ場を得ることができる。大気圧下で使用される従来型のシステム及び方法と違い、プラズマに発する熱で外乱性の上昇気流が生じないため、プラズマが攪乱されることも、プラズマの熱バランスが変化することも、加熱対象ファイバの断面位置がずれることもない。
【００１６】
また、本発明に係るシステム及び方法では、完全乃至不完全真空中で使用することで対流の発生を妨げ、等温域がより広いプラズマ場を得ることができる。大気圧下で使用されプラズマに発する熱が立ち上る従来型のシステム及び方法と違い、外乱性の上昇気流が生じて電極間イオン飛跡が乱されることがない。その飛跡乱れによる気中プラズマの不安定化や消沈は、完全乃至不完全真空中では全く生じない。絶縁体である空気が欠乏する分、完全乃至不完全真空中では電極間誘電体量が激減するため、空気中に比べ極端に低い電圧にてアーク放電を開始させ維持することができる。
【００１７】
本発明に係るシステム及び方法では、更に、完全乃至不完全真空中で使用することで電極酸化を妨げることができる。即ち、プラズマ発生中に存在する酸素の量が少ないので、電極劣化の進行がかなり低速化される。
【００１８】
そして、本発明に係るシステム及び方法では、完全乃至不完全真空中で使用することで燃焼を妨げることができる。多くのファイバで被覆として使用されているアクリラート等の素材は大気圧下の空気中で燃焼するので、標準的なアークに曝されると燃えてしまうことがある。酸素がない完全乃至不完全真空中では、同じプロセスを実行しても被覆が燃焼しないため、バースト技術と同様のプロセスで被覆を熱的に切断（アブレーション）することができる。
【００１９】
本発明の一実施形態に係る多電極システムは、１本又は複数本の光ファイバを保持するファイバホルダと、光ファイバを熱する加熱場が生じるよう配置された複数個の電極と、電極のうち１個又は複数個を振動させる振動機構と、を備える。
【００２０】
本システムは、約１２５μｍ以上の直径を有する大径光ファイバを扱う構成にすることができる。
【００２１】
本システムは、複数本の光ファイバを扱う構成にすることができる。
【００２２】
本システムは、振動機構の働きで加熱場の幅がガウス熱プロファイルの半値幅まで拡がる構成にすることができる。
【００２３】
本システムは、複数個の電極が振動する構成にすることができる。
【００２４】
本システムは、全ての電極が振動する構成にすることができる。
【００２５】
本システムは、振動機構によって引き起こされる電極振動を制御するコントローラを備える構成にすることができる。
【００２６】
本システムは、その振動機構が１個又は複数個の圧電アクチュエータを有する構成にすることができる。
【００２７】
本システムは、その振動機構の振動周波数が０Ｈｚ超約１０Ｈｚ以下の構成にすることができる。
【００２８】
本システムは、その電極が２個の構成にすることができる。
【００２９】
本システムは、その電極が３個の構成にすることができる。
【００３０】
本システムは、その電極が４個の構成にすることができる。
【００３１】
本システムは、隣り合う電極間にプラズマアークを発生させることで、加熱場として加熱プラズマ場を発生させる構成にすることができる。
【００３２】
本システムは、生じる加熱プラズマ場が略均一な構成にすることができる。
【００３３】
本システムは、生じる加熱プラズマ場の温度が約６５℃以上の構成にすることができる。
【００３４】
本システムは、生じる加熱プラズマ場でファイバ表面温度を約１６００℃以上にする構成にすることができる。
【００３５】
本システムは、生じる加熱プラズマ場でファイバ表面温度を約３０００℃以上にする構成にすることができる。
【００３６】
本システムは、生じる加熱プラズマ場でファイバ表面温度を約２５〜９００℃即ち光ファイバのストリッピングに適した範囲内にする構成にすることができる。
【００３７】
本システムは、その電極が完全乃至不完全真空中に位置する構成にすることができる。
【００３８】
本システムは、その電極がゲージ圧で２２〜２４インチ水銀、絶対圧で２００〜１５０トールの圧力下に位置する構成にすることができる（１インチ＝約２．５×１０-2ｍ）。
【００３９】
本システムは、その電極が酸素富化不完全真空中に位置する構成にすることができる。
【００４０】
本システムは、その電極のなかに、他の電極との間隔を調整可能なものがある構成にすることができる。
【００４１】
本発明の他の実施形態に係る多電極システムは、１本又は複数本の光ファイバを保持するファイバホルダと、光ファイバを熱する略均一な加熱プラズマ場が生じるよう配置された複数個の電極と、電極のうち１個又は複数個を振動させる振動機構と、を備え、振動機構の働きで略均一な加熱プラズマ場の幅がガウス熱プロファイルの半値幅まで拡がる構成を採る。
【００４２】
本発明の更に他の実施形態に係る方法は、１本又は複数本の光ファイバを扱える加熱場を発生させる方法であって、ファイバホルダに光ファイバを保持させるステップと、複数個の電極を用い光ファイバ加熱用の加熱場を発生させるステップと、電極のうち１個又は複数個を振動させるステップと、を有する。
【００４３】
本方法は、約１２５μｍ以上の直径を有する大径光ファイバを扱う形態にすることができる。
【００４４】
本方法は、複数本の光ファイバを扱う形態にすることができる。
【００４５】
本方法は、電極の振動で加熱場の幅をガウス熱プロファイルの半値幅まで拡げる形態にすることができる。
【００４６】
本方法は、加熱場として略均一な加熱プラズマ場を発生させる形態にすることができる。
【００４７】
本方法は、用いる電極を完全乃至不完全真空中に配置する形態にすることができる。
【００４８】
本方法は、用いる電極が２個の形態にすることができる。
【００４９】
本方法は、用いる電極が３個の形態にすることができる。
【００５０】
本方法は、用いる電極が４個の形態にすることができる。
【００５１】
本方法は、複数個の電極を振動させる形態にすることができる。
【００５２】
本方法は、全ての電極を振動させる形態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１Ａ】光ファイバのスプライシングに使用可能な従来型の二電極システムに小径光ファイバを併記した図である。
【図１Ｂ】同システムに大径光ファイバを併記した図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係る多電極システムを示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示したシステムで使用可能な電極支持器及びファイバ支持器を示すブロック図である。
【図２Ｃ】各電極に振動電極を付した二電極システムの一例を示す図である。
【図３】図２Ａ及び図２Ｂに示したシステムにおける三電極間の正弦波位相差を示すグラフである。
【図４】変圧器一次巻線群に供給すると図３に示した結果が得られる好適な電流波形を示すグラフである。
【図５】図２Ａ及び図２Ｂに示した三電極システムを駆動する回路の一例を示す図である。
【図６Ａ】本発明の他の実施形態に係る多電極システムを示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示したシステムの側面図である。
【図６Ｃ】図６Ａ及び図６Ｂに示した電極や図２Ａ及び図２Ｂに示した電極を振動させることで生じるプラズマ場のガウス熱プロファイルを示すグラフである。
【図７】図６Ａ〜図６Ｃに示した三電極システムを駆動する回路の一例を示す図である。
【図８】図７に示したマイクロコントローラユニットで実行される実時間制御アルゴリズム８００の一例を示すフローチャートである。
【図９Ａ】本発明の更に他の実施形態に係る三電極システムを示す底面図である。
【図９Ｂ】同システムの側面図である。
【図１０Ａ】本発明の更に他の実施形態に係る三電極システムを示す底面図である。
【図１０Ｂ】同システムの側面図である。
【図１１Ａ】本発明の更に他の実施形態に係る四電極システムを示す図である。
【図１１Ｂ】本発明の更に他の実施形態に係る四電極システムを示す図である。
【図１１Ｃ】本発明の更に他の実施形態に係る四電極システムを示す図である。
【図１１Ｄ】本発明の更に他の実施形態に係る四電極システムを示す図である。
【図１１Ｅ】本発明の更に他の実施形態に係る四電極システムを示す図である。
【図１１Ｆ】本発明の更に他の実施形態に係る四電極システムを示す図である。
【図１１Ｇ】本発明の更に他の実施形態に係る四電極システムを示す図である。
【図１１Ｈ】本発明の更に他の実施形態に係る四電極システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について例示説明する。図中、同一又は類似部材には同様の参照符号を付してある。
【００５５】
なお、以下の説明では、「第１」「第２」等の語がその修飾先の語を互いに区別する趣旨で使用されており、修飾先の語に何かの条件を課す趣旨で使用されてはいないので、その点に留意されたい。例えば、それらの語を冠することで要素同士が区別されはしても、それらの要素間の順序が限定されるわけではない。仮に、名称の上で「第１」要素と「第２」要素を入れ替えたとしても、本発明の技術的範囲から逸脱することはない。また、以下の説明では、「或いは」「又は」「乃至」等の語が、その前後に列記されている事物のうち任意の１個又は任意の複数個の組合せを包括する趣旨で使用されているので、その点にも留意されたい。
【００５６】
以下の説明では、ある要素が他の要素に「接触」「接続」「結合」しているとの表現が、両要素が直に接触等している場合も他の要素を介し接触等している場合も包括する趣旨で使用されている。他の要素を介さず接触等している場合には、ある要素が他の要素に「直に」又は「直接」接触、接続乃至結合しているとの表現が使用されている。要素同士の関係を表す他の表現、例えば「介在」「隣接」等の表現も同じ要領で使用されている。
【００５７】
以下の説明では、総じて、本発明の要旨を限定することではなくその具体的な実施形態を説明することを目的とした用語法が採用されている。例えば、「複数」と明示又は暗示されている場合を除き、単数でも複数でもよいと解されたい。そして、以下の説明では、「備える」「有する」「含む」等の語が、その語で参照される特徴、ステップ、動作、要素、部材等が存在するという趣旨で使用されており、他の特徴、ステップ、動作、要素、部材等が存在しないという趣旨で使用されているわけではないので、その点に留意されたい。
【００５８】
まず、本発明の諸実施形態に係る多電極システムによれば、光ファイバ周りでの熱分布を概ね均一にすることができる。本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）にはご理解頂けるように、本願記載の技術によれば、ファイバのスプライシングやストリッピングに使用可能なアークを発生させることができる。こうした多電極システムは他の場面や用途、例えばアニーリング、拡散、テーパリング、アブレーション等でも使用することができる。それ以外の用途及び状況、例えばファイバ間カップリングの形成にもこのシステム乃至方法を使用することができる。本願では、そうしたシステム乃至その組合せを総称して、多電極システム、ファイバ処理システム乃至多電極ファイバ処理システムと呼ぶことにする。
【００５９】
図２Ａに、本発明の一実施形態に係る多電極システムとして、３個の電極２０２，２０４，２０６を備えその内側に光ファイバ２１０を１本又は複数本配置可能な三電極システム２００を示す。この図では、「Ｙ」字状に配置された電極２０２，２０４，２０６の内側にファイバ２１０の断面が示されている。即ち、ファイバ２１０は紙面及び電極配置に対し略直交する方向に延びている。また、ファイバ２１０は、電極２０２，２０４，２０６に囲まれるよう図示しないファイバホルダ、別称ファイバ支持器によって保持されている。完全乃至不完全真空中で使用する際には、必要に応じ、ファイバ２１０の一端を真空容器外に既知且つ相応の封止装置を介し引き出せばよい。そうしたファイバホルダは本件技術分野で既に知られている。
【００６０】
電極２０２，２０４，２０６は、例えば、図中破線２２０で示す完全乃至不完全真空中に配置される。ゲージ圧で２２〜２４インチ水銀、絶対圧で２００〜１５０トールといった不完全真空中であれば、プラズマ温度を６５℃程度まで下げることができる。真空度がより高ければ室温のプラズマも実現することができる。ファイバ被覆の種類によっては、酸素富化不完全真空中で４００℃未満の低温プラズマを用いファイバをストリッピングすることで、このプロセスの性能を高めること、例えば質及び速度を向上させることができる。しかも、ファイバ被覆を浸食するプロセスであるので、熱分解によりファイバ被覆を除去するプロセスと異なり、ファイバの脆化や煤け（炭素残留）がストリッピング窓界面で生じることがない。
【００６１】
電極２０２，２０４，２０６を完全乃至不完全真空中に配置するにせよそれ以外に配置するにせよ、光ファイバ２１０が通るスプライシング対象領域を囲む正三角形の頂点に、３個ある電極２０２，２０４，２０６の鋭端が位置する構成であるので、ファイバ２１０が非常に均一な分布の加熱場で取り巻かれることとなる。従って、高周波例えば周波数＝３０ｋＨｚの三相ＡＣ電圧を用い３個の電極２０２，２０４，２０６を駆動することで、図２Ａに示す如く、３本の独立したアーク２１２，２１４，２１６を発生させることができる。
【００６２】
光ファイバ２１０は、図示の通り、プラズマアーク２１２，２１４，２１６で形成され非常に均一な熱分布を呈する加熱プラズマ場２１８により完全に包囲されている。従って、本実施形態のシステム乃至方法によれば、その温度の均一性を高めつつ、ファイバ使用本数が３本未満のシステム乃至方法でのそれと同程度のファイバ表面温度を実現することができる。例えば、本実施形態のシステムで生じる場２１８は、ストリッピングに適した約２５〜９００℃のファイバ表面温度や、スプライシングに適した約１６００℃以上のファイバ表面温度を実現するに足るものである。３０００℃超の温度も実現可能である。ファイバ２１０の形態、被覆、周囲条件その他の関連パラメタによっては、その他のファイバ表面温度を場２１８で発生させる場合もあろう。
【００６３】
電極２０２，２０４，２０６の位置が光ファイバ２１０に対し近めの場合、そのファイバ２１０はプラズマ場２１８に直に露出される。逆に、遠めの場合は、ファイバ２１０がプラズマの輻射熱で加熱されるというストリッピング向け或いはクリーニング向けの状況が生じる。従って、本発明を実施するに当たっては、ファイバ２１０が大径か小径（標準径）か、処理内容がスプライシングかストリッピングか等に応じ、一通りずつ都合複数通りの設定を本システム２００に準備するのが望ましい。本システム２００を、電極２０２，２０４，２０６の相互距離をある位置範囲内で調整可能な構成にしてもよい。本システム２００を、ファイバ径を検出して電極２０２，２０４，２０６の位置を自動調節する構成、例えば施したい処理の内容（スプライシング、アニーリング、拡散、ストリッピング、テーパリング、アブレーション、カップリング形成等）とファイバ径検出結果とに基づき自動位置調節を行う構成にしてもよい。これについては図２Ｂ等も参照されたい。
【００６４】
ファイバ被覆のなかには、プラズマアークに直に露出させた方が好適にストリッピングできるものもある。例えば、プラズマ場内の酸素イオンで酸化し切除されるタイプの被覆である。被覆表面をプラズマに直に露出させるには電極間隔を適宜設定すればよい。その他の点については、熱分解でストリッピングする方法と同様である。
【００６５】
電極２０２，２０４，２０６の配置は、スプライサ内光学系に備わるレンズ等、ファイバ近傍に存する諸物体の仕様に応じて左右されるので、図示の如く１個が下向き、２個が上向きの配置になる場合もあれば、その逆の配置になる場合もある。用途によっては、電極２０２，２０４，２０６の配置が水平面に対し平行になることや、不規則な配置間隔を呈することや、傾斜を呈することもある。
【００６６】
本実施形態では、電極２０２，２０４，２０６が環２７０、別称電極支持器上に載置乃至装着されている。その環２７０は振動機構２７２に連結、装着乃至載置されている。即ち、機構２７２で環２７０を振動させると電極２０２，２０４，２０６もそれにつれ振動する構成となっている。また、本実施形態ではその環２７０に入口が設けられているので、電極２０２，２０４，２０６で囲まれた空間内に光ファイバ２１０を容易に装填することができる。
【００６７】
電極２０２，２０４，２０６を振動させることで生じる諸利点のうち、最たるものはプラズマ場の拡幅である。最近行った実験では、電極２０２，２０４，２０６を振動させたときに、光ファイバ２１０の軸に沿いガウス熱プロファイルが発生した。なお、この振動が採りうる形態については、図６Ａ〜図６Ｃを参照してより詳細に説明する。
【００６８】
従来型二電極システムで使用されていた種々のアーク性能改善・制御技術、例えばパルス幅変調、イオン注入、フィードバック制御等の技術も、本発明の諸実施形態に適用することができる。シールド、合焦スリーブその他、アーク分布に変化を及ぼす部材に電極を嵌め合わせるようにしてもよい。プラズマ場近傍に誘電体を挿入する従来型のアークベンディング技術も使用することができる。
【００６９】
本発明は、更に、４個以上の電極を有するシステムに拡張することもできる。
【００７０】
図２Ｂに、図２Ａに示したシステムで使用可能な電極支持器及びファイバ支持器の一例を示す。電極支持器たる環２７０は、スプライシング、アニーリング、拡散、ストリッピング、テーパリング、アブレーション、光ファイバ間カップリング形成等の対象となる１本又は複数本の光ファイバ２１０が占める軸に対し、電極２０２，２０４，２０６の向きを所要の向きに保持するのに使用されている。環２７０は図２Ａに示した振動機構２７２で随時振動させうる構成であり、電極２０２，２０４，２０６のうち１個又は複数個を振動させる電極アクチュエータ２７４を備えている。ファイバ２１０は、ファイバ支持器２３４の働きで、電極２０２，２０４，２０６に対し正しい位置を占めるように保持されている。アクチュエータ２７４は、ファイバ２１０に対する電極２０２，２０４，２０６の距離を調節可能な構成にすることもできる。例えば、ファイバ２１０に対する電極２０２，２０４，２０６の距離がファイバ径に応じ自動調節される構成にすること、またコントローラ２３０に接続された圧電アクチュエータをアクチュエータ２７４として用いそうした調節を実行することが可能である。コントローラ２３０例えばマイクロプロセッサに付随するメモリ上に、ファイバ径や実行すべき処理の内容（スプライシング、アニーリング、拡散、ストリッピング、テーパリング、アブレーション、光ファイバ間カップリング形成等）に関連付けて、電極配置毎の所定設定やファイバ２１０からの距離を記憶させるのが望ましい。
【００７１】
図２Ｃに、本発明の一実施形態として、完全乃至不完全真空中に配置された二電極システムを示す。このような構成のシステムでも、配置先が真空であれば、本発明に係る効果を得ることができる。完全乃至不完全真空中では、略均一な熱分布を呈するプラズマ場を２個の電極で得られるからである。加えて、電極１０２，１０４のうち一方又は双方を対応する振動機構１０３，１０５で振動させることで、より幅広なプラズマ場を発生させることができる。振動機構１０３，１０５は、単一の機構とすることも、コントローラ２３０によって一体制御される２個の振動機構にすることも、個別に制御される２個の制御機構にすることもできる。
【００７２】
図３に、図２Ａの如く三相アークが発生する際電極２０２，２０４，２０６に現れうる電圧の一例をグラフ３００として示す。この例では基本周波数が約２２ｋＨｚ、ピークトゥピーク電圧が２０ｋＶとなっている。プロット３１２は電極２０２、プロット３１４は電極２０４、プロット３１６は電極２０６についてのものである。
【００７３】
この例では、プロット３１４，３１６に示す如く、時刻０μｓにて電極２０４・２０６間にアークが発生する。時刻約６μｓでは、プロット３１６，３１２に示す如く、電極２０６・２０２間空間へとそのアークがシフトしていく。時刻１３μｓでは、プロット３１２，３１４に示す如く、そのアークが電極２０２・２０４間に移動していく。以下同様に、アークが生じるのはその時点で電位差が最大になっている二電極間である。ただ、位相差の交番が迅速な分、光ファイバ及びそれを取り巻く空気の熱時定数に比べアークの発振周期が長めになることから、見かけ上は、アークの生成及びそれによる加熱がほぼ定常的に行われることとなる。
【００７４】
背景技術の欄に記した通り、電極に現れる電圧そのものを制御するのはかなり難しいことである。しかし、昇圧用変圧器の一次巻線に供給される電流を制御する、というずっと現実的な方法を図示例にも適用することができる。図４に、変圧器一次巻線群に供給される電流の好適波形例をグラフ４００として示す。こうした波形の駆動電流であれば、大雑把には図３に示したものと対応関係のある電圧波形、ひいては可制御的な三相アークを発生させることができる。
【００７５】
変圧器一次巻線群を駆動する電流の波形としては、０°相、１２０°相及び２４０°相を占める都合三通りの波形が必要である。それらは、リングカウンタ等、周知のディジタル的又はアナログ的手段で発生させることができる。グラフ４００中、プロット４１２は電極２０２、プロット４１４は電極２０４、プロット４１６は電極２０６についてのものである。
【００７６】
図５に、図２Ａに示した三電極システムを駆動する回路５００の一例構成を示す。この回路５００では、６個のＤフリップフロップＤ１〜Ｄ６で循環シフトレジスタが形成されている。短いスタートアップパルス５０２を印加しこの回路５００を始動させると、まず３個ある電極２０２，２０４，２０６のうち電極２０２が正、電極２０４が負となり、その状態から様々な位相状態を巡る交番動作が始まる。この例ではクロック周波数が１３２ｋＨｚ、基本周波数がその１／６となっているが、略均一な加熱プラズマ場を維持できるのであれば他の周波数を使用することもできる。バッファ５１０，５１２，５１４，５１６，５１８，５２０となるＣＤ４０５０Ｂに代え図示しない電流制御回路を使用することもできる。
【００７７】
電圧の発生には３個の１０ＣＴ：７８０型高圧変圧器５２２，５２４，５２６が使用されているが、共通コアへの捲回で形成された可調ＬＣ回路で所要電圧を発生させることもできる。この図では、３個ある変圧器５２２，５２４，５２６の二次巻線が共通の面に接地されているが、隣り合う電極間を二次巻線でつなぐΔ結線を採用してもよい。
【００７８】
その変圧器５２２，５２４，５２６は図中のＭＯＳＦＥＴ５３０，５３２，５３４，５３６，５３８，５４０によって駆動される。本実施形態の多電極システムでは、駆動トランジスタたるそれらＭＯＳＦＥＴ５３０，５３２，５３４，５３６，５３８，５４０での電力損失を抑えて効率を高めるため、正側駆動デバイス導通期間と負側駆動デバイス導通期間の重複を防ぐ不感帯機能が設けられている。この不感帯機能には、不感帯幅の調節等を通じアーク電力を調節する働きもある。不感帯機能には、更に、アークの発生個所が位相交番順に従い先の個所から次の個所へと移る際に瞬間的にアークを消沈させ、綺麗なアーク状態間遷移をもたらす働きもある。
【００７９】
こうした不感帯機能は、交番周期に比し１〜４９％の幅を占め変圧器一次巻線に電流がほぼ流れない期間即ち不感帯が２個生ずるよう、電流波形を制御することで実現することができる。
【００８０】
三電極システムの他の実施形態としては、図２Ａを参照して上述した三電極システムのそれとほぼ同一の特性を有するアークを、接地電極１個、通電電極２個のみで実現する実施形態を挙げることができる。
【００８１】
図６Ａに、本発明の一実施形態に係る多電極システムとして、接地電極１個及び通電電極２個を備える三電極システム６００を示す。完全乃至不完全真空６２０中にこれを配置した場合、図２Ａを参照して上述したそれに対応する効果を得ることができる。この例でも、電極６０２，６０４，６０６の働きでアーク６１２，６１４，６１６ひいてはプラズマ場６１８が生じ、電極６０２，６０４，６０６から見て内側に位置する１本又は複数本の光ファイバ６１０にその場６１８が作用するからである。
【００８２】
アーク２１２，２１４，２１６を発生させるべく電極２０２，２０４，２０６それぞれが対応する電圧波形で駆動され、その電圧波形間に１２０°の位相間隔がある図２Ａの三相アークシステム２００と異なり、本実施形態では電極６０２，６０４が同じ軸上にあり、電極６０６と相俟って「Ｔ」字を形成している。電極間の角度差が図２Ａに示した実施形態でのそれと同じく１２０°であるので、その性能もほぼ同じ性能になる。しかし、本実施形態では、よりコンパクトで熔融スプライサへの装着に適した構成を、性能を損なうことなく得ることができる。無論、いわゆる当業者なら本願の記載から理解できる通り、これ以外の向きで電極を配置することもできる。
【００８３】
本実施形態では、図示の通り電極６０６が接地されている。そのため、電極６０２，６０４を同一波形、位相差０°で駆動した場合は、電極６０２・６０４間に位相差がないためアーク６１２が発生せず、互いにそっくりな２個のアーク６１４，６１６が「Ｖ」字をなして発生する。
【００８４】
電極６０６を接地したまま電極６０２，６０４を逆極性、即ち位相差１８０°の電圧波形で駆動した場合はアーク６１２のみが発生する。これは、電極６０２・６０４間電位差が、電極６０２，６０４のうち一方と接地電極６０６との間の電位差に対して二倍になるためである。
【００８５】
これらの状況を踏まえるならば、電極６０６を接地したまま、電極６０２，６０４に印加される電圧波形間の位相差（値域：０〜１８０°）を適切に設定すれば、３本のアーク６１２，６１４，６１６がほぼ同一の強度で発生する状況になる、と考えるのが論理的である。ベクトル数学に基づき理論解析を行ったところ、そうなる位相差が６０°であることが判明した。また、駆動用波形の周波数・パワーや電極の間隔・状態をはじめとする現実的諸条件に依存するため、その値が実際には約４０〜１６０°の範囲内で変動することも判明している。アーク６１２，６１４，６１６が互いに略同一の強度になるのは、光ファイバ６１０の周辺に略均一な加熱プラズマ場６１８が発生しているときである。
【００８６】
本実施形態では、その電極６０２，６０４，６０６が図２Ａ中の環２７０に似た環６７０に連結、装着乃至載置されている。その環６７０は、振動機構２７２に似た振動機構６７２に装着乃至載置されている。環６７０を形成する素材としては、セラミクス等、予測される熱域にて構造的一体性を維持可能な種々の素材を使用可能である。
【００８７】
図６Ｂに、図６Ａに示した三電極システム６００の側面を示す。この図の例では、環６７０が振動機構６７２上に載置されている。機構６７２は、その環６７０をある距離範囲Δｄ内で反復的に振動させる。それに応じ電極６０２，６０４，６０６が振動することで、アーク６１２，６１４，６１６によるプラズマ場６１８が拡幅される。その結果、プラズマ場６１８の幅が変調されることとなる。
【００８８】
振動機構としては種々の振動機構、例えばＡＣ電圧印加に応じ伸縮することで振動を発生させる圧電アクチュエータを使用することができる。その圧電アクチュエータとしては、水晶、セラミクスその他の圧電素材で形成されたものや、それらの圧電素材を併用して形成されたものを使用することができる。そうしたアクチュエータを可撓材に組み込むことで、精度よい線形運動を発生させることができる。
【００８９】
図６Ｃに、プラズマ場のガウス熱プロファイルたるガウス曲線の例を２本示す。図中、縦軸は温度、横軸はガウス曲線の中心（即ち距離＝０の位置）に対する電極の距離を表している。幅が狭く実線で示されている１本目の熱プロファイルは、電極を振動させずに発生させたプラズマ場のものである。幅が広く破線で示されている２本目の熱プロファイルは、電極を振動させて発生させたプラズマ場のものである。図６Ａに示した実施形態を例にすると、これは、ファイバ６１０の軸に沿って生じるプラズマ場６１８の熱プロファイルが、電極６０２，６０４，６０６を振動させない場合に比べ顕著に広くなる、ということである。電極を振動させることで、プラズマ場の熱プロファイルを幅広にするだけでなく、電極を振動させない構成での最大値を維持しつつプラズマ場のパワーを増強することもできる。なお、パワー、振動周波数、振動範囲等の調節で熱プロファイルは変化するので、本発明が図６Ｃに示した熱プロファイルに限定されるわけではない。
【００９０】
図７に、図６Ａ〜図６Ｃに示した三電極システム６００を駆動する回路７００の一例を示す。この図の構成は、図５に示した構成に対し、バッファ、ＭＯＳＦＥＴ及び変圧器を備える点で類似する反面、３個目の電極が接地電位に固定されていて対応するバッファ、ＭＯＳＦＥＴ及び変圧器が備わっていない点で相違している。
【００９１】
この図の構成では、プログラマブルなマイクロコントローラユニット７５０で生成され、バッファ７１０，７１２，７１４，７１６経由で供給される駆動信号によって、ＭＯＳＦＥＴ７３２，７３４，７３６，７３８がオンオフされる。ドライバたるＭＯＳＦＥＴ７３２，７３４，７３６，７３８としてはＭＣ３４１５１又はそれに類するＭＯＳＦＥＴを使用でき、マイクロコントローラユニット７５０としてはＭｉｃｒｏｃｈｉｐ，  Ｉｎｃ．製のＰＡＬ１８Ｆ２５２０を使用できる。こうした回路構成であるので、駆動信号の持続時間及び位相関係を実時間で制御・調節することができる。その実時間調節を通じ、アーク６１２，６１４，６１６を略同一の強度に維持することも、何らかの目的でその相対強度を故意に変化させることも可能である。
【００９２】
その駆動信号の接地還流路上には、それぞれ、マイクロコントローラユニット７５０にてアーク強度を検知できるよう、小さな値例えば１００Ωの抵抗Ｒ１が直列に挿入されている。この抵抗Ｒ１の両端間に発生する電圧は、対応する電極例えば６０２から供給されるアーク電流に正比例している。同様の抵抗Ｒ１は他の電極にも付設されている。例えば、１００Ωの検知電極６０２に２０ｍＡの電流が流れれば、その抵抗Ｒ１の両端間に２Vの信号が発生する。
【００９３】
これらの検知抵抗にて生じる信号は高周波ＡＣ電圧の形態である。マイクロコントローラユニット７５０による計測により適した形態になるよう、本実施形態ではそれらの信号が整流及び濾波を通じＤＣ電圧に変換されている。
【００９４】
その整流／濾波網は、図示の通り、ダイオードＤ、２個の抵抗Ｒ２，Ｒ３及びキャパシタＣを用いた簡略な構成であり、３個ある電極それぞれに設けられている。この網の出力は、検知抵抗電圧の絶対値の算術平均に比例した電圧である。より高い精度が必要なら、検知抵抗電圧の自乗平均（例．自乗平均平方根即ちＲＭＳ）に比例した電圧を出力する周知手法を使用すればよい。アークに供給される電力を正確に計測したい用途では、その点で優れているＲＭＳ値を使用した方がよい。
【００９５】
また、図示の回路では１２Ｖの電源が使用されているが、これを可調にすることも可能である。例えば、本件技術分野で周知の可調バックレギュレータ回路を設け、１２Ｖから極低い電圧（例．１Ｖ）へ又は任意の中間電圧へと電圧値を調節できるようにしてもよい。仮に、前掲の手法を極低パワーに適用しＭＯＳＦＥＴを極幅狭なパルスで駆動することとした場合、アーク発生動作が不安定になりかねないので、極低パワーのアークが必要な場合は電源電圧値の調節で対処する方がよいであろう。入力電圧の低減、変圧器における昇圧比の低減等といった手法をブースト型レギュレータと併用することによっても、同様の範囲で電圧値を変化させることができる。
【００９６】
図８に、図７に示したマイクロコントローラユニット７５０で実行される実時間制御アルゴリズム８００の一例をフローチャートにより示す。このアルゴリズム８００では、電極６０２，６０４，６０６それぞれについての電流検知結果、即ち図７及び図８中の電流Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3に関する評価が実行される。即ち、検知された電流Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3がマイクロコントローラユニットによって設定された初期電流Ｉsetとほぼ等しいか否かが調べられ、その結果に基づき電極６０２，６０４，６０６向けのパルス幅が調節される。
【００９７】
具体的に述べると、ステップ８０２では、初期電流Ｉsetをはじめ電極６０２，６０４，６０６についての初期回路設定が入力される。ステップ８０４ではＩ1＝Ｉ2か否かが判別される。判別結果が「Ｙｅｓ」ならステップ８１０に進む。ステップ８０４でＩ1＜Ｉ2と判別された場合はステップ８０６にて電極６０２向けのパルス幅が拡張される。ステップ８０４でＩ1＞Ｉ2と判別された場合はステップ８０８にて電極６０４向けのパルス幅が拡張される。ステップ８０６，８０８が済んだら、ステップ８０４で「Ｙｅｓ」と判別された場合と同じくステップ８１０に進む。
【００９８】
ステップ８１０では、Ｉ3＝Ｉ1，Ｉ2か否かが判別される。判別結果が「Ｙｅｓ」ならステップ８１６に進む。ステップ８１０でＩ3＞Ｉ1，１2と判別された場合はステップ８１２にて位相差が拡張される。ステップ８１０でＩ3＜Ｉ1，Ｉ2と判別された場合はステップ８１２にて位相差が縮小される。ステップ８１２，８１４が済んだら、ステップ８１０で「Ｙｅｓ」と判別された場合と同じくステップ８１６に進み、Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3＝Ｉsetか否かが判別される。判別結果が「Ｙｅｓ」ならステップ８０４に進み前掲の動作が反復される。ステップ８１６でＩ1，Ｉ2，Ｉ3＞Ｉsetと判別された場合はステップ８１８にて電極６０２，６０４向けパルス幅が縮小される。ステップ８１６にてＩ1，Ｉ2，Ｉ3＜Ｉsetと判別された場合はステップ８２０にて電極６０２，６０４向けパルス幅が拡張される。その後は、いずれの場合もステップ８０４に進み前掲の動作が反復される。
【００９９】
次に、本発明の技術的範囲に収まる様々な電極配置について説明する。これから説明する諸例を好適に使用しうる状況は様々であり、光ファイバの加熱パターンを変化させたい場合に適するものもあれば、組込先のシステムを構成する他の部材との関係で電極を好適に配置したい場合に適するものもある。
【０１００】
図９Ａ（底面図）及び図９Ｂ（側面図）に、本発明の更に他の実施形態に係る三電極システム９００を示す。このシステム９００では、電極９０２，９０４，９０６が同一の水平面上に配置されているので、アーク９１２，９１４，９１６もそれと同じ面上に発生する。ファイバ９１０が通る面は電極配置面の上方にあるので、アーク領域から対流により上昇してくる熱流によって専ら加熱されることとなる。両面間の距離は、図示例の場合１〜１０ｍｍの範囲内となろう。また、電極配置は「Ｙ」字状、「Ｔ」字状等、用途上の必要性乃至利便性を考慮し決定すればよい。例えば、長方形のアークアレイが生じるように４個の電極を配置してもよいし、五角形になるよう５個の電極を配置してもよい。電極９０２，９０４，９０６のうち１個又は複数個には、前掲の例に倣い振動機構９０３，９０５，９０７を結合させるとよい。
【０１０１】
図１０Ａ（底面図）及び図１０Ｂ（側面図）に、本発明の更に他の実施形態に係る三電極システム１０００を示す。このシステム１０００には、アーク１０１２，１０１４，１０１６をもたらす電極１００２，１００４，１００６が備わっている。ファイバ１０１０は、電極１００２，１００４，１００６が配置されているのと同じ面（ここでは鉛直面）上に配置されている。そのため、この例ではファイバ１０１０がアーク１０１２，１０１４，１０１６のうち２本（以上）と交差することになる。このようにすると、他の実施形態に比べ周囲熱分布の均一性がやや落ちることとなるものの、ファイバ１０１０上の被加熱部分の長さは増すこととなる。電極１００２，１００４，１００６のうち１個又は複数個には、前掲の例に倣い振動機構１００３，１００５，１００７を結合させるとよい。
【０１０２】
図１１Ａ〜図１１Ｈに、本発明の更に他の実施形態に係る多電極システム、特に四電極システム１１１０の諸例を示す。いずれの例でも、電極１１０２，１１０４，１１０６，１１０８がアーク１１１２，１１１４，１１１６，１１１８、ひいてはプラズマ場１１１９の生成に使用されており、その場１１１９によって１本又は複数本ファイバ１１１０が加熱されている。図示例では電極１１０２，１１０４，１１０６，１１０８が完全乃至不完全真空１１２０中に配置されているが、前述の如くそれ以外の環境に配置することもできる。電極１１０２，１１０４，１１０６，１１０８のうち１個又は複数個には、前掲の例に倣い振動機構１１７２が装着されている。機構１１７２、真空配置又はその双方を省略する形態での実施も可能である。
【０１０３】
図１１Ａに示した例ではファイバ１１１０の向きが電極に対し垂直、図１１Ｂに示した例では平行となっている。図１１Ｃに示した例では、電極の延長線同士が「Ｘ」字状に交差している。図１１Ｄに示した例では、電極の延長線がファイバ１１１０に対し傾斜している。図１１Ｅに示した例では、ある対の電極で規定される電極配置面と別の対の電極で規定される電極配置面との間を通る第３の面上にファイバ１１１０が配置されている。図１１Ａ〜図１１Ｄに示した諸例ではどの電極も同じ面上にある。図１１Ａ〜図１１Ｃに示した諸例では、ファイバ１１１０が配置される面が電極配置面と同一の面又はその近傍に位置する面となっている。
【０１０４】
図１１Ａ〜図１１Ｅに示した諸例のいずれも、ファイバ１１１０の向きが紙面貫通方向、即ち紙面及びプラズマ場１１１９に対し略直交する方向になるよう変形することができる。一例として、図１１Ｆに、ファイバ１１１０の向きが紙面貫通方向になるよう図１１Ｃの構成を変形した例を示す。図１１Ｇに、ファイバ１１１０の向きが紙面貫通方向になるよう図１１Ａ又は図１１Ｂの構成を変形した例を示す。そして、図１１Ｈに、電極１１０２，１１０４の延長線同士を連ねさせる一方電極１１０６，１１０８を傾斜させ、更にファイバ１１１０の向きを紙面貫通方向にした例を示す。図１１Ｈに示した構成を変形し、ファイバ１１１０がアーク１１１２，１１１６と交差する構成、ファイバ１１１０がアーク１１１４，１１１８と交差する構成等々にすることもできる。
【０１０５】
これらは電極及びファイバが占めうる様々な位置関係の一例に過ぎない。本発明は、それ自体、複数個所で制御下アーク放電を保持できるというユニークな特質を通じ、豊富な変形可能性を生み出すものである。例えば、どういった形態の三電極システムでも、図５に示した回路や図７に示した回路で電極を駆動することができる。
【０１０６】
以上、本発明の好適乃至最適な実施形態と覚しき構成に関し説明したが、本発明の範囲内で本願記載の実施形態に様々な変形を施せること、本発明を様々な形態で実施することができること、本発明を適用可能な用途が多様であること、またそうした用途のうち一部しか本願には記されていないことをご理解頂きたい。別紙特許請求の範囲における記載の意図は、当該記載に文理上該当する構成やそれに対し均等な構成が、それらの変形乃至改良版に該当するものを含め、本発明の技術的範囲に属することを、宣明する点にある。
【図１Ａ】
2013517526.tif 000003
【図１Ｂ】
2013517526.tif 000004
【図２Ａ】
2013517526.tif 000005
【図２Ｂ】
2013517526.tif 000006
【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
2013517526.tif 000009
【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2013517526.tif 000012
【図６Ｃ】
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【図７】
2013517526.tif 000014
【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１１Ｈ】
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【国際調査報告】
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