(57)【要約】【課題】２個の光ファイバを永久接続する装置および方法を提供する。【解決手段】２個の光ファイバ１、１′を永久接続する際、ファイバ１、１′の端部表面が相互に対向して配置され、その後、２個の電極５の間に発生する電気アークにより、これらのファイバの端部が融解融着される。これらのファイバの外側表面の所定の横方向変位を得るために、融合融着の前に、これらのファイバの端部が要求された変位を越える変位を有する位置に配置される。融解溶接の際には、電極５の間に大きな強度の電流を流す。その場合、表面張力のために、第１組の横方向変位が減少する。融合融着の後、電気アークは、継続して発生されるがその強度は減少され、それによりファイバ端部の永久接続部領域の温度が低くなる。この段階において、ファイバ端部の外側表面が観察される。この場合、表面張力により、ファイバ端部の外側表面は、ますます整合され、すなわち、横方向の変位がますます減少する。冷却後に要求された横方向変位が得られるような適切な時刻に、電気アークが中止される。【選択図】図６ａ
2004318171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ（１，１′）の端部を接続する方法であって、前記光ファイバに伝送され光波の所定の減衰を有する接続を生成し、前記光波が前記接続を通過する前記方法は、
前記端部をその長さ方向が相互に平行となるように配置する段階と、
前記光ファイバの端部の表面を相互に対向又は相互に係合するように配置する段階（１１）と、
前記端部の外周領域に熱を印加する段階であって、前記熱は、融着接続を形成する前記領域を溶融する高強度を有する前記印加する手段と、
前記端部の外周領域を冷却する段階（１７）と、
を含み、
前記溶融の前に前記端部の表面を相互に対向または相互に係合する前記段階において前記光ファイバの前記端部の表面は、前記端部の長さ方向に対して横方向オフセットで配置され、前記端部の長さ方向と実質的に垂直な選択された方向から見て、前記端部の外周は、相互に所定の初期値（ｄ2）だけ一致が変位し、
高強度を有する熱を印加し融着接続を形成する前記段階の直後に、前記融着接続を形成するには不十分となる低強度の熱の印加が継続される段階が実行され、前記熱の継続印加時に前記端部は、前記選択された方向から観察され、前記端部の外周が相互の一致から変位する値が決定され、決定された前記値（ｄ5）が前記所定の初期値より小さい所定の最終値以下になるとき前記熱の印加は、非継続にされ、
前記端部の表面を相互に対向または相互に相互に係合する前記段階の前に、生成された接続に前記所定の減衰を与えかつ前記所定の最終値となされる横方向オフセットが計算され、計算された前記横方向オフセットは、少量だけ増加されて前記所定の初期値（ｄ2）を与えること、
を特徴とする前記方法。
【請求項２】
光ファイバ（１，１′）の２つの端部を接続する装置であって、前記光ファイバに伝送され光波の所定の減衰を有する接続を生成し、前記光波が前記接続を通過する前記装置は、
前記端部をその長さ方向が相互に実質的に平行に保持し、前記端部を実質的に平行状態に保持するように変位させる手段（４７，４９）と、
前記保持変位手段により保持された前記端部の外周領域が前記保持変位手段により変位される領域に熱を印加する手段（５，５３）と、
前記保持変位手段および前記熱印加手段の制御手段（５７）であって、前記制御手段は、
前記保持変位手段により保持された前記端部の表面を前記熱印加手段により熱が印加される領域の中心において相互に対向または相互に係合するように前記保持変位手段を配置するように作動する段階（１１）と、
前記保持変位手段が前記端部の外周領域を前記端部の長さ方向に対して所定の横方向オフセットで配置し、前記端部の長さ方向に実質的に垂直な選択された方向から見て前記端部の外周領域が所定の初期値（ｄ2）だけ相互の一致から変位する段階と、
前記熱印加手段が融着接続を形成する前記端部の外周領域に高強度を有する熱を印加するように作動する段階（１３）と、
前記熱が印加された前記外周領域が冷却されるよう前記熱の印加が非継続にされる段階と、
を含み、
前記制御手段は、高強度を有する熱を印加する前記段階の直後に、
前記熱の印加は、前記端部の外周領域が相互の一致から変位する値が所定の初期値以下である所定の最終値（ｄ5）と同一またはそれ以下になるまで、融着接続を形成するに不十分である低強度で継続される段階と、
前記所定の最終値（ｄ5）は、生成された接続の前記所定の減衰を与える前記横方向オフセットに決定され、前記所定の初期値（ｄ2）は、少量だけ増加された前記所定の最終値に等しくなる段階と、
を含むことを特徴とする前記装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置であって、前記制御手段（５７）は、前記端部の長さ方向と実質的に垂直な少なくとも１つの選択された方向から見て前記端部の外周領域の前記横方向オフセットを決定する手段（３５，３７，３９，４１，４３）を含むことを特徴とする前記装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置であって、前記横オフセットを決定する前記手段（３５，３７，３９，４１，４３）は、前記選択された方向から見て画像を撮る手段（４１）と、前記画像を評価し前記オフセットを決定する手段（４３）とを含むことを特徴とする前記装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２個の光ファイバを制御された方法で永久接続するための装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバおよびファイバ部品の最近の急速な進歩により、通信およびセンシングの分野において、ますます複雑な光ファイバが用いられている。このような進歩した装置において、もしファイバの融着による永久接続を光ファイバ線路の現場で行うことができるならば、そしてもしこの永久接続において、永久接続された光ファイバ端部のクラッディングまたはコアに所定の横方向オフセット距離を得ることができるならば、非常に大きな利点が得られる。例えば、通信のために用いられる標準型の光ファイバと所定の小さな反射性能を有する減衰素子とから、減衰が小さい永久接続部を現場で作成するために、大きく偏心して配置されたファイバ・コアを有する光ファイバをコアを整合させて永久接続する場合や、光Ｄファイバを従来の円柱型光ファイバに永久接続する場合や、単一コアを有する従来の光ファイバを２芯コアを有する光ファイバに永久接続する場合などで、永久接続部にこのようなオフセット距離が必要である。
永久接続部において、ファイバの縦軸方向に対して垂直な方向から観察した時、ファイバのクラッディングの外側表面に横方向のオフセット距離が存在するように、２個の光ファイバを融着または溶接により永久接続するには、多くの方法がある。けれども、高い精度で要求された値を達成するように、オフセット距離を制御または規制することは非常に困難である。その理由は、融解溶接の際に生ずる永久接続領域が溶融状態にある期間中、表面張力の効果により、ファイバ・クラッディングの外側表面の間の横方向オフセット距離はすべて、小さくなる傾向があるからである。ファイバの横方向に作用し、そして表面張力が原因で生ずる、張力速度は、永久接続領域の部材の温度の関数であり、かつファイバ・クラッディングの横方向オフセット距離の関数である。例えば、非常に小さなオフセット距離の場合には、張力速度は非常に小さい、または完全に省略できる程度に小さい。さらに、永久接続領域の温度は、種々の外部条件により変わる。例えば、２個の溶接電極の間に発生する電気アークによる従来の融解融合を行う場合、電極の状態や、融解融合を行う期間中に電極を流れる電流、雰囲気空気の圧力、などにより永久接続領域の温度が変わるから、ある時に行われた溶接とまた別の時に行われた溶接とで温度を一定に保持することは不可能である。したがって、融解溶接の後のファイバ・クラッディングの横方向オフセット距離は、融解溶接を同じ時間および同じ電流を用いて行っても、変動するであろう。さらに、ファイバ・クラッディングのオフセット距離が大きくなればなる程、前記で説明した回復速度、すなわち、表面張力によりファイバ・クラッディングの外側表面のオフセット距離をゼロに近い値に小さくしようとする速度が、ますます大きくなる。
【０００３】
従来型の２個の光ファイバのオフセット距離を制御するために、加熱されたファイバ端部を撮影した画像を処理することに基づくリアルタイムの制御が開発された。１９９２年４月１６日出願のスエーデン国特許出願第９２０１２３５−０号を見よ。このような画像を用いることが可能であるために、そして特に１個または複数個のファイバの中の１個または複数個のコアを識別することが可能であるために、加熱温度は十分に高い値でなければならない。電気アーク溶接の場合、加熱温度は電極を流れる電流に対応する、または電極を流れる電流に応じて加熱温度が変化する。したがって、例えば、通信に広く用いられている石英の単一モード型の標準的ファイバにおいて、クラッディングの直径が１２５μｍである場合、溶接電流は１３ｍＡより大きくなければならない。ファイバ・コアの要求されたオフセット距離が２μｍよりも小さい時、この方法は十分に機能することができる。それは、その場合には、ファイバの横方向の回復張力速度が非常に小さいからである。けれども、ファイバ・コアのオフセット距離が大きくなればなる程、表面張力による回復張力速度はますます大きくなる。加熱されたファイバまたは加熱されたファイバ端部のこのような画像を撮影するのに必要である、相当に大きな電流の期間中、この効果は特に観察可能である。クラッディングのオフセット距離が２μｍよりも大きい時、そしてこのような熱いファイバの画像を撮影しなければならないために十分に大きい溶接電流が、前記で説明した従来の方法に従って用いられる約０．３秒という短い加熱時間の期間中加えられる時、パルス加熱のこのような時間間隔のおのおのに対し、通常の場合、ファイバ・クラッディングの外側表面の横方向のオフセット距離に０．８μｍ以上という大きな減少が得られる。ファイバ・クラッディングの外側表面の横方向の初期オフセット距離が８μｍの場合、この減少は１μｍを越えることさえ可能である。この場合、ファイバ・クラッディングの最終的なオフセット距離の精度が非常に小さくなる、すなわち、ファイバ端部クラッディングの外側表面の横方向オフセット距離が２μｍより大きい時、加熱されたファイバ端部について得られる画像にのみ基づく従来のリアルタイム制御の分解能は、０．８μｍないし１．０μｍのように悪いことが可能である。リアルタイム制御のこの分解能は、画像を撮影しそしてこの画像を解析するのに必要な時間間隔の間、ファイバ・クラッディングの外側表面の横方向オフセット距離が変化する距離として定義されるのが通常である。画像を撮影しそしてこの画像を解析するのに必要なこの時間間隔は、０．３秒ないし０．５秒の程度の大きさを有することができる。
【０００４】
以前に開発された方法で用いられる画像は、前記で説明したように、熱いファイバの画像である。すなわち、外部の光源で照明されるのではなく、加熱されてかなり高い温度になることにより光を放射するファイバの画像である。この加熱は、標準的な場合、電気アークにより行われる。このような利用可能な熱いファイバの画像を得るために、部材の不均一と特にファイバ・コアとが識別可能である場合、前記で説明したように、加熱温度はかなり高くなければならない。温度の低い状態のファイバまたはファイバ端部について得られる画像は、ファイバの縦軸方向に通常垂直であるファイバの側方から一定の外部光源により照明され、そしてファイバの反対側から観察された、ファイバの画像である。この低い温度の状態にあるファイバについて得られる画像は、ここでは、冷たいファイバ画像と呼ばれる。このような画像では、もし例えば高分解能のレンズを備えた特別に高価な光学装置が用いられるのでなければ、通常は、ファイバ・コアを識別することはできない。
【０００５】
（従来技術）
ファイバの永久接続を行う技術に関連する先行技術は、特にスエーデン国特許、出願第ＳＥ−Ａ９１００９７９−５号、第９１００９７８−７号、第９２０１８１７−５号、および第９２０１８１８−３号に開示されている。永久接続部のパルス加熱は、第ＪＰ−Ａ  ２−６９０８号に開示された方法において用いられる。この方法では、５個のファイバの永久接続部の外側直径と軸の移動とが監視される。
【０００６】
（要約）
本発明の１つの目的は、永久接続工程の期間中、または光ファイバの２個の端部の間の永久接続部において、２個のファイバ端部のクラッディングの永久接続部の横方向オフセット距離、すなわち縦軸方向に垂直なオフセット距離、を制御する方法および装置を得ることである。
本発明のまた別の目的は、永久接続された光ファイバを通る光波について予め定められたおよび制御された減衰を有する永久接続部を、光ファイバの２個の端部の間に作成することができる、方法および装置を得ることである。
本発明のさらに別の目的は、利用可能な永久接続機械に応用することができる、または組み込むことができる、前記で説明された方式の方法および装置を得ることである。
前記で説明された目的は、本発明により達成することができる。本発明のさらに詳細な特性は、請求項に開示されている。
【０００７】
２個の光ファイバが、原理的には従来の方式に従う融解溶接により、永久接続される、または連結される。まず、ファイバの端部の縦軸方向が相互に平行になるようにファイバの端部表面が相互に対置され、そして相互に接触するまたはほぼ接触するように非常に接近して配置される。その後、端部表面の近傍のファイバ部材が溶融されるまで、そして２個のファイバの端部の溶融融合が達成されるまで、これらの端部表面の近傍の端部部分が加熱される。この実際の溶融段階の前に、これらの端部の縦軸方向に事実上垂直である選定された方向から観察する時、これらの端部の外側側面が相互に整合する位置から所定の初期値だけ変位するように、これらのファイバの端部表面がファイバ端部の横方向オフセット距離を有して配置される。大きな強度で熱を加える溶融の段階の直後に、融着された永久接続部を作成するのには不十分である低い強度の加熱が、継続して行われる。この継続する加熱の期間中、ファイバ端部が選定された方向から観察され、そしてこれらの端部の外側側面の相互に整合した位置からの変位値が決定される。その後、この決定された値が所定の最終値以下である時、加熱が中止される。この最終値は、所定の初期値よりも小さい。
作成された永久接続部の中の外側表面がずれていることにより、したがってコアがずれていることにより、例えば、０．３ｄＢないし１０ｄＢの間の減衰を有する減衰素子を作成することができる。
【０００８】
（詳細な説明）
第１図〜第５図は、２個の光ファイバの端部の融解溶接の種々の段階を光ファイバの側方から観察した図である。第１図に示されている開始時の配置では、ファイバ端部はその縦軸方向が相互に平行に配置され、そしてこれらのファイバ端部の縦軸方向に事実上垂直であるファイバ端部表面は、相互に接近して配置される。次に、これらのファイバの端部は、ファイバの縦軸方向に関して相互に第２図に示されるように配置され、したがって、ファイバ端部の端面は相互に接触してまたはほぼ接触して配置される、または相互に非常に接近して配置される。この時、ファイバ端部の外側表面の間に、横方向のオフセット距離ｄ２、すなわち、ファイバの縦軸方向に垂直な方向のオフセット距離ｄ２、が存在する。標準型ファイバの外側表面は、通常、ファイバのクラッディングの円柱の外側表面である。次に、溶接電極５の間に高い電圧が加えられ、それにより電極５の先端の間に電気アーク７が発生する。この時、電気アーク７はファイバ１、１′の端部領域を包み込む。するとこの領域は非常に高い温度に加熱され、そのために２個の光ファイバ１、１′の相互に対置して配置された端部表面が相互に溶接される。この時、２個の光ファイバ端部の外側表面のオフセット距離はｄ３になる。このオフセット距離ｄ３は、以前の横方向のオフセット距離ｄ２よりは小さい。その理由は、溶融した領域の表面張力のためである。その後、電極５の間を流れる溶接電流を小さくするという方法により、電気アーク７による加熱作用が弱められる。この時、ファイバ端部の横方向オフセット距離が変化し、相互の整合がますます良くなる。このために、２個の光ファイバの外側表面はますます良好に接合されるであろう。光ファイバの外側表面の横方向のオフセット距離はｄ４となり、このｄ４は前のｄ３よりも小さい。要求されたオフセット距離ｄｓｅｔが到達された時、電気アーク７による加熱が完全に中止され、そしてファイバが冷却される。この時残るオフセット距離ｄは、第５図に示されているように、以前のファイバ端部の外側表面に関しｄ５である。
【０００９】
第６ａ図および第６ｂ図は、それぞれ、エリクソン・ケーブルスＡＢ(Ericson Cables AB)社により製造されたＦＳＵ９２５型の自動ファイバ溶接機の中の光学装置を用いて、前記の説明に従う工程で撮影された写真である。第６ａ図は、適切な永久接続工程の期間中のファイバの永久接続部を一つの方向から見た写真であり、一方第６ｂ図は、要求された横方向オフセット距離を与えるために、溶接の期間中よりも少量の熱が加えられる処理工程の期間中における、相互に垂直な２つの方向から見たファイバの永久接続部の写真である。
第７ａ図は、溶接電極５の間を流れる電流Ｉを時間の関数として示したグラフである。この図に示されているように、光ファイバの端部の表面をまえもって融解して不潔物粒子を除去するために、準備の時間間隔９の間、これらの電極に電圧が加えられる。この事前融解段階の後、溶接電流および電気アークのない状態で整合段階１１が行われる。整合段階１１は、第１図および第２図の段階に対応する。第３図の工程に対応する溶融融着段階１３の期間中、かなり大きな溶接電流が流れ、それにより光ファイバ１、１′の端部表面が融解する。この溶融融着段階１３の期間中、光ファイバ１、１′の中のファイバ・コア３、３′を、それぞれ、強い加熱の期間中にファイバ端部が放射する光を用いて観察することができる。次の段階１５の期間中、溶接電流を小さくし、ファイバ端部の加熱された部分から直接に放射される光でファイバ・コアをそのままでは観察することができない状態で、ファイバ端部、特にそれらの外側表面、がランプ照明により継続して観察される。最後に、永久接続工程が完了し、そして溶接電流がオフにスイッチされる。この段階が第５図に対応し、そして第７ａ図の時間間隔１７に対応する。初期の整合工程の期間中の可能な加熱段階が１８に示されている。この加熱段階において、熱いファイバの画像を撮影することができる。このことにより、ファイバの外側表面に対するファイバ・コアの位置を決定することができる。
【００１０】
第７ｂ図は、ファイバ端部の対応する横方向のオフセット距離ｄを時間の関数として表したグラフである。前記で説明したように、まず第７ａ図の開始時整合段階１１がある。ここでは、相互のそれらの横方向オフセット距離の初期値が与えられる。その後、このオフセット距離がその後の変動する速度と共に減少する。オフセット距離の現在値を常時繰り返し決定することにより、要求されたオフセット距離が得られる時、本当の溶接期間中最初は急速に、次に段階１５の期間中ゆっくりと行われる。この永久接続部が冷却された時に得られる小さな余分のオフセット距離を考慮しながら、その後に得られるオフセット距離（ｄ５）ができるだけ正確に要求されたオフセット距離（ｄｓｅｔ）に対応する時、加熱が中止される。
【００１１】
前記で説明された工程が、自動画像処理および位置決め装置により、好都合に実行される。この装置の光学部品が第８図に示されており、そしてその電子部品が第９図に示されている。段階１１の期間中、自動的に画像が撮影され、そしてこの画像が継続的に解析される。この解析の結果を用いて、ファイバの端部表面が横方向表面の正しい初期オフセット距離を有しかつ端部表面が相互に極めて接近するように、自動位置決め装置の制御を行う。融解溶接段階１３の期間中、外部照明がオフにスイッチされ、そして溶接された永久接続領域から放射される光で得られる熱いファイバ画像だけが撮影され、そして解析が行われる。この画像から、それぞれのファイバの外側表面に対して比較的良い精度で、例えば、ファイバ・コア３および３′の位置を決定することができる。段階１５の期間中は、永久接続された領域からは光は放射されない、または不十分な光が放射される。この時、外部照明がオンにスイッチされる。自動画像解析装置は、ファイバの端部のおのおのに対し、外側表面の位置（側面の位置とも呼ぶことができる）を決定し、継続的に徐々に減少するオフセット距離ｄ４が解析される、または決定される。この解析装置がこのオフセット距離ｄ４の所定の値を観測した時、電極電圧がオフにスイッチされ、それにより加熱が停止される。冷却するまでの残りの短い時間の間に、オフセット距離は値ｄ５にまでさらに減少する。
最後に、外部照明がオフにスイッチされ、２個のファイバ端部の外側表面の最終的なオフセット距離ｄ５が決定される。
単一モード型の標準的な光ファイバに対し、少なくとも１３ｍＡの溶接電流が流れることにより、熱いファイバの画像を撮影することができる。この画像から、ファイバの外側表面に対するコアの位置を決定することができる。この値以下の電流の場合、ファイバ領域の溶融と表面張力による平滑化効果をなお得ることができ、それにより２個のファイバの外側表面が相互に整合しようとする傾向がある。このような小さな溶接電流の場合、なおいくらかの光が放射されるが、しかしこの光は外部照明を乱すことはない。したがって、ファイバの外側表面の位置を容易に判別することができ、そして決定することができる。
【００１２】
第８図に概要図が示されている光学装置では、２個の光源３３が配置される。これらの光源は、２個のファイバの間の永久接続部位置に対し、相互に垂直でかつファイバ端部の縦軸方向にも垂直である２つの方向から照明を行う。光源３３からの光は、レンズ３５により集光され、または平行光線にされ、その後これらの光線は反射素子３７により垂直に曲げられ、そしてビーム・スプリッタ３９に入射する。このビーム・スプリッタ３９は、この場合には、感光素子を備えた面積領域または表面領域を有する１個の同じＴＶカメラまたはＣＣＤカメラ４１に垂直な方向から入射する２つの光ビームを収集するために、光ビームを分割するのとは逆に光ビームを融合するのに用いられる。ＴＶカメラ４１で発生したビデオ信号は、画像処理装置４３に送られる。画像処理装置４３により、モニタまたは表示素子４５に画像を表示することができる。この時、２つの垂直方向から観察されたファイバ端部の間の永久接続部位置の画像が、第６ｂ図に示されているように、上下に並べて表示されるであろう。
第９図はファイバ永久接続装置の概要図であって、自動式保持器４７が示されている。この保持器４７により、位置決め段階と永久接続段階の期間中、ファイバ１、１′が保持され、そして位置が定められる。これらの保持器は３次元の直角座標軸の方向に移動可能である。すなわち、ファイバの縦軸に平行な方向と、この方向と垂直な２つの方向、すなわち光源３３からの照明光の方向に垂直な２つの方向、とに移動可能である。保持器４７は、制御電動機４９により、適切な機械的案内装置（図示されていない）に沿って動作する。電極５と、電動機４９と、ランプ３３とに導線が電子回路モジュール５１から接続され、そしてそれぞれ具体的には、駆動器回路５３、５５、および５７から接続される。ＴＶカメラ４１からの導線は、電子回路モジュール５１の中のビデオ・インタフェース４３′に接続される。ＴＶカメラ４１からの適切な画像信号は、第８図に示されているように、画像処理および画像解析装置４３に送られる。種々の処理段階が、例えば適切なマイクロプロセッサの形式を有する、制御回路５７により制御される。制御回路５７は前記で説明した処理段階を実行し、そして適切な変位方向に電動機４９を付勢することによりファイバ端部の相対的変位を制御し、そして画像処理および画像解析装置４３に信号を送り、撮影された画像の解析を開始し、そして相互に垂直である２つの方向に観測されるオフセット距離の決定を行う。さらに、制御回路５７は、光源３３の作動と、融着電流を電極５に供給を開始するべき時刻と、この大きな永久接続電流が供給されるべき時間間隔と、また小さな永久接続電流、すなわち小さな電極電流、を供給することによりファイバ端部の外側表面の間のオフセット距離の制御された監視のための調整電流と、を制御する。
【００１３】
第１０図は、制御回路５７により実行される種々の段階を示した流れ図である。第１段階１００１では、２個のランプがオンにスイッチされ、そして次に、段階１００３において、ファイバ端部のクラッディングの外側表面が所定の横方向オフセット距離を有するように、ファイバ端部が整合される。この段階の期間中、ファイバ端部の領域の画像が持続的に撮影され、そして解析される。そしてこの解析の結果に基づいて、適切な制御信号が発生され、そしてこの制御信号が位置決め電動機４９に送られる。要求された初期オフセット距離が達成された時、段階１００５において、外部照明がオフにスイッチされる。そして次に、段階１００７において、融解溶接のために適切に大きな値を有する電流が電極５に加えることが開始される。永久接続される部材が共に溶融する時間を有するために、段階１００９において、この大きな電流が 0.5秒間持続され、そしてこの段階の期間中、ファイバ永久接続部の画像が撮影される。この画像により、ファイバ・コアの位置を観察することができる。その後、段階１０１１において電流が小さな値に変更される。そして段階１０１３において外部照明がオンにスイッチされ、そして段階１０１５において画像が撮影される。この画像から、横方向に存在するオフセット距離が計算される。段階１０１７において、この計算された横方向に存在するオフセット距離が要求された横方向オフセット距離（ｄｓｅｔ）と比較される。この比較段階により、存在するオフセット距離が要求されたオフセット距離よりも大きいという結果が与えられる場合には、段階１０１５が繰り返される。もしこの比較の結果、存在するオフセット距離が要求されたオフセット距離に等しい、または要求されたオフセット距離よりも小さいならば、段階１０１９において、電気アークがオフにスイッチされる。その後、段階１０２１において、冷却された永久接続部の画像が、できればさらに高い光学的分解能で撮影される。そしてこの画像から、永久接続部の減衰値が計算される。この減衰値の計算は、例えば、１９９１年４月３日出願の名称「光ファイバ特性の解析(Optical Fibre Characteristics Analysis)」のスエーデン国特許出願第９１００９７９−５号、に全体的に開示された方法で行うことができる。
【００１４】
第１１図のグラフの横軸は、クラッディングの直径が１２５μｍであるＡＴ＆Ｔから市販されている分散シフト型単一モード・ファイバらの標準型ファイバである２個のファイバ端部の２個の外側表面の横方向オフセット距離である。縦軸は、種々の溶接電流に対するこの工程の分解能を示す量である。ここでこの分解能は、前記で説明したことに基づいて、電極を流れる一定の電流に対し、一定の適切な短い典型的な時間、例えば、画像を撮影しそしてその画像を解析するのに必要な時間間隔の間、例えば０．３秒の間、得られる横方向オフセット距離の減少として定義される。溶接電流が１３ｍＡである場合、分解能は大きい。例えば、ファイバ表面の側面の大きな初期横方向オフセット距離に対し、分解能は１μｍの程度の大きさである。１０ｍＡまたはそれ以下という小さな溶接電流の場合、制御分解能は０．１μｍより小さいが、しかし要求された横方向オフセット距離を得るために必要である非常に長い時間により、大きなオフセット距離が設定されるべきである時、このように小さな値は不適切である。１３ｍＡの電流は、前記で説明したように、光ファイバそれ自身が大量の光を放射するという他の因子により、また不適切である。大抵の場合、この大きな溶接電流よりいくらか小さい電流が適切であり、したがって、例えば１２ｍＡの溶接電流が良好な結果を与えるとして、実際上用いられている。
第１２図は、この方法の精度の程度を示すグラフである。このグラフの横軸は、ファイバ端部の表面の要求された横方向オフセット距離であり、単位はμｍである。縦軸は、測定により得られた実際のオフセット距離であり、単位は同じμｍである。このグラフから、１０ｍＡ〜１２ｍＡの範囲の制御電流に対し、ここで示された方法は、大抵の場合に良好な結果を与えることが分かる。
２個の光ファイバ端部の外側表面またはクラッディング表面に所定のオフセット距離を得るために前記工程が応用される範囲は、前記で説明されたように、光ファイバ装置の中に集積化された減衰素子を製造すること、および偏心して配置されたコアを有するファイバおよびまたこの範疇内に入るＤ−ファイバを永久接続すること、および２芯コアを有する光ファイバに単芯コアを有する従来の光ファイバを永久接続することである。クラッディング表面の外側表面のオフセット距離が約１μｍないし２μｍよりも小さい時、長い調整時間が必要であることにより、コアが相互に整合された標準型の光ファイバを永久接続することに対して、この工程は多くの場合あまり適切ではない。この場合、前記スエーデン国特許出願第９２０１２３５−０号に開示された工程を利点を有して用いることができる。この場合には、さらに大きな電流がパルスとして加えられる。
【００１５】
前記で説明された工程の１つの例として、光ファイバ装置の中に集積化された減衰部品を得る１つの方法を説明する。従来の制御プログラムを修正することにより、自動溶解融着装置を用いて前記で説明された工程を実行することができる。まず、要求された減衰が決定される。その結果、モード結合理論に基づくファイバ永久接続部の減衰の評価に対する計算方法により、適切な初期オフセット距離（ｄ２）を推定することができる。前記スエーデン国特許出願第９１００９７９−５号を見よ。次に、前記で説明されたようにして、工程が実行される。１つの実際的な例では、クラッディングの外側表面に関係してコア３に対し０．３μｍの同心誤差を有する、前記で説明されたＡＴ＆Ｔから市販されている同じファイバ型が用いられた。種々の要求された減衰値を有する減衰素子が前記で説明された工程で製造され、そしてファイバ永久接続部の減衰の測定が、第１３図の標準的に構成された検査装置で行われた。安定なレーザ光源１９のような光源から、適切な波長を有する光が光ファイバの中に放射される。この放射された光は、アイソレータ２１を通り、光学カップラ２３に進む。光学カップラ２３で光が分裂して２個の異なるファイバ部分の中を進み、そして光出力計２５の２個の別々の入力に入射する。光検出器２５の第１入力に接続された第１分枝ファイバ２７には、前記で説明されたのと同じ型であるがその中に永久接続部分を有しない基準光ファイバが用いられる。他の分枝ファイバ２９は、第１分枝ファイバ２７と同じ長さを有しているが、前記で説明された方法に従って作成されたオフセット距離を有する１個の永久接続部を有している。このことにより、オフセット距離を有するファイバ永久接続部の減衰を、高い精度で決定することができる。要求された減衰の値と、第１３図の装置で測定された減衰の測定値とが、第１４図のグラフにデシベルの単位で示されている。また同じ検査装置を用いて、永久接続部の損失の測定が行われた。その結果が第１５図のグラフに示されている。第１５図のグラフの縦軸は、ファイバ永久接続部の損失の計算値、すなわち評価値である。第１４図および第１５図のグラフには、要求値と測定値との間に良好な相関関係があることが示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明が、例示された実施例と添付図面とを参照して、下記でさらに詳細に説明される。この説明は、本発明がこれらの実施例に限定されることを意味するものではない。
【図１】第５図の完成した永久接続部までの種々の段階の永久接続部の２個のファイバの端部の概要図。
【図２】第５図の完成した永久接続部までの種々の段階の永久接続部の２個のファイバの端部の概要図。
【図３】第５図の完成した永久接続部までの種々の段階の永久接続部の２個のファイバの端部の概要図。
【図４】第５図の完成した永久接続部までの種々の段階の永久接続部の２個のファイバの端部の概要図。
【図５】第５図の完成した永久接続部までの種々の段階の永久接続部の２個のファイバの端部の概要図。
【図６ａ】標準型光ファイバで得られ、かつ横方向オフセット距離を有する、永久接続部の写真。
【図６ｂ】標準型光ファイバで得られ、かつ横方向オフセット距離を有する、永久接続部の写真。
【図７ａ】融着に用いられる電極を流れる電流を時間の関数として表したグラフ。
【図７ｂ】融着の期間中の横方向オフセット距離を時間の関数として表したグラフ。
【図８】光ファイバを永久接続する際に用いられる装置の主要な光学部品の概要図。
【図９】光ファイバを永久接続する際に用いられる装置の主要な電子部品の概要図。
【図１０】永久接続工程の流れ図。
【図１１】種々の初期オフセット距離と溶接電流に対する分解能のグラフ。
【図１２】修正された標準型永久接続装置を用いて実際に行われた検査における、要求されたオフセット距離の種々の組に対する、測定された横方向オフセット距離を示すグラフ。
【図１３】ファイバの永久接続で得られる減衰を測定するための検査装置の概要図。
【図１４】実際に作成された永久接続部に対し、要求された減衰に対する測定された減衰を示すグラフ。
【図１５】修正された従来の自動ファイバ永久接続装置により作成された永久接続部に対し、永久接続部の中の測定された損失の関数として、永久接続部の中の評価された損失を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年7月16日(2004.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの光ファイバの端部を相互に接続する方法であって、２つの光ファイバの一方に伝播される光波の所定の減衰を有する接続を生成し、光波は、接続を経て２つの光ファイバの他方に伝送され光ファイバの他方に伝播され続け、前記方法は、
２つの光ファイバの端部をその長さ方向または長さ軸が相互に平行となるように配置する段階と、
２つの光ファイバの端部の端表面を相互に対向又は相互に接触するように配置する段階と、
２つの光ファイバの端部の外部領域に熱を印加する印加段階であって、熱は、融着接続を形成する外部領域を溶融する高強度を有する印加手段と、
２つの光ファイバの端部の外部領域を冷却する段階と、
を含み、
端部の端表面を相互に接触する段階の前に実行される第１の段階であって、第１の段階は、
生成された接続の所定の減衰を付与する横断オフセット値が計算され、
横断オフセットの値は、所定の初期値(ｄ2)を付与する量だけ増加され、その量は、横断オフセットの計算値に比較して小さい第１の段階と、
熱を印加する段階の前に端部の端表面を相互に接触する段階において、２つの光ファイバの端部の端表面は、２つの光ファイバの端部の横断オフセットで配置され、端部の長さ方向または長さ軸に実質的に垂直な選択された方向から見て２つの光ファイバの端部の外側は、所定の初期値(ｄ2)だけ相互に一致がずれ、
高強度を有し溶融された接続を形成する段階の直後に実行される次の段階であって、次の段階は、
熱の印加は、溶融された接続を形成するには不十分である低強度で継続され、
熱の継続印加時に２つの光ファイバの端部は、選択された方向から監視され、監視時に横断オフセットの値(ｄ5)は、決定され、その分だけ２つの光ファイバの端部の外側は、相互に一致がずれ、
熱の印加は、所定の値(ｄ5)が所定の減衰を生成された接続に付与する計算された値以下であるときに非継続されることを特徴とする前記方法。
【請求項２】
２つの光ファイバの２つの端部を接続する装置であって、２つの光ファイバの一方に伝播される光波の所定の減衰を有する接続が生成され、光波は、接続を経て２つの光ファイバの他方に伝送され２つの光ファイバの他方に伝播され続ける前記装置は、
保持／変位手段であって、
２つの光ファイバの端部をその長さ方向または長さ軸が相互に実質的に平行となるように保持し、
２つの光ファイバの端部を変位し端部を実質的に平行な状態に維持する保持／変位手段と、
加熱領域に熱を印加する熱印加手段であって、保持／変位手段により保持された端部は、保持／変位手段により変位され、端部の端表面に位置する端部の軸方向の外部領域が加熱領域に置かれる熱印加手段と、
保持／変位手段および熱印加手段を制御する制御手段であって、制御手段は、
保持／変位手段を制御し保持／変位手段により保持された端部の端表面を相互に対向または相互に接触するように熱が熱印加手段により印加される加熱領域の中心に配置し、
保持／変位手段を制御し横断オフセットの所定の初期値で端部の外部領域を配置し、端部の長さ方向と実質的に垂直な選択された方向から見て端部の外部領域の外側が横断オフセットの所定の初期値(ｄ2)だけ相互にずれ、
熱印加手段を制御し高強度を有する熱を溶融された接続を形成する端部の外部領域に印加し、
熱印加手段を最終的に制御し熱の印加を遮断し端部の加熱された領域を冷却する制御手段と、
を含み、
制御手段は、高強度を有する熱を印加した直後に、さらに、
端部の外部領域の外側が相互に一致する横断オフセット値が所定の初期値以下になる所定の最終値(ｄ5)と同等またはそれ以下になるまで溶融された接続を形成するには不十分である低強度で熱を印加し続け、
所定の最終値(ｄ5)は、生成された接続の所定の減衰を付与する横断オフセット値として決定され、所定の初期値(ｄ2)は、比較的少量だけ増加された所定の最終値に等しくなることを
特徴とする前記装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置であって、制御手段は、端部の長さ方向または長さ軸と実質的に垂直となる少なくとも１つの選択された方向から見て端部の外部領域の外側の横断オフセットを決定するオフセット決定手段を含むことを特徴とする前記装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置であって、オフセット決定手段は、選択された方向から見て画像を撮る画像撮像手段と、画像を評価し横断オフセット値を決定する評価手段とを含むことを特徴とする前記装置。