(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の光ファイバを外径軸ずれさせた状態で放電加熱して融着接続することにより外径軸ずれが残った状態の融着接続部を作り、この外径軸ずれが残っている状態の融着接続部に対して追加的に放電加熱を加え、その追加の放電加熱により外径軸ずれが少なくなった率により放電熱量を測定することを特徴とする光ファイバ融着接続機の放電熱量測定法。
【請求項２】
外径軸ずれが残っている状態の融着接続部に対する追加的な放電加熱を、所定の設定加熱量の下で、複数回行い、その各回での追加放電加熱ごとに外径軸ずれ減少率を測定し、それらの平均値を求めることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ融着接続機の放電熱量測定法。
【請求項３】
外径軸ずれが残っている状態の融着接続部に対する追加的な放電加熱を、複数の設定加熱量ごとにつぎつぎに行い、その各々の追加放電加熱ごとに外径軸ずれ減少率を測定することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ融着接続機の放電熱量測定法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、突き合わせた２本の光ファイバを放電加熱によって融着接続する光ファイバ融着接続機に関し、とくにその放電熱量を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ融着接続機では、通常、２本の放電電極棒の間に起こした高周波放電を、突き合わせた２本の光ファイバを融着接続するための加熱源として使用している。こうして光ファイバを融着接続する場合、その放電熱量と接続損失との間には図４のような関係が見られる。このように、接続損失が最も小さくなるような最適な放電熱量を与えることが重要である。
【０００３】
一方、光ファイバ融着接続機では、放電中、放電電流のフィードバック制御により、放電電流が一定に保たれるように設計されている。このフィードバック制御の基準値を増減させることによって光ファイバに加える熱量を増減させることができる。一般に、放電電流をｘ、放電熱量をｙとすると、図５に示すようなｙ＝ｆ（ｘ）の関係が成立する。
【０００４】
ところが、同じ放電電流を流しても、光ファイバに加わる熱量は徐々に変化する。これは、放電電極棒へのガラスの付着、放電電極棒先端の摩耗、放電経路の変化などが原因となって、放電電流と放電熱量との間の関係に変化が生じるためである。電極棒の変化は電気抵抗の増加となることが多いので、ある一定期間経過した後では、ｙ＝ｆ’（ｘ）のように熱量が増大する方向に変化する。
【０００５】
そのため、放電電流を一定に保って融着接続を行っても、実際の放電熱量が増大し、接続損失が最も小さいものとなるような放電熱量から外れてきてしまう（図４のカーブの最低値より右側の放電熱量となる）ことがしばしば生じる。
【０００６】
これを防いで低損失の融着接続を実現するためには上記のような電極棒等の経時変化によらず光ファイバに加える放電熱量を一定にする必要がある。放電熱量を一定にするためには、放電熱量を測定し、放電電流のフィードバック制御の基準値あるいは放電時間の設定を変えることによって放電熱量を校正しなければならない。
【０００７】
この放電熱量の測定方法として、従来、本番の光ファイバの融着接続前に、ダミーの光ファイバを用いてこれを放電加熱してみて、その光ファイバ端面の溶融状態を観測して放電熱量を測定することなどが提案されている（特開平５−１５０１３２号公報参照）。すなわち、図６の（ａ）に示すように２本の光ファイバ１０を、その端面間の距離がＬ１となるように突き合わせる。そして、図６の（ｂ）に示すようにその状態で放電電極棒２１、２１間で高周波放電を起こして加熱する。すると、図６の（ｃ）に示すように、２本の光ファイバ１０に端面はそれぞれ溶融して後退し、端面間の距離がＬ２になる。この端面間距離の変化（Ｌ２−Ｌ１）つまり後退量をもって放電熱量を測定しようというのである。
【０００８】
また、２本の光ファイバの外径をずらした状態で融着接続すると、加熱によって光ファイバの端部が融け、その表面張力が光ファイバの外径に関する中心軸（これを外径軸という）のずれがなくなるように作用するという自己調心作用が見られる。この外径軸ずれの減少率は、光ファイバが溶融した量つまり加熱量に対応すると考えられるので、これを利用した測定方法もある。すなわち、２本の光ファイバの外径をずらした状態で融着接続し、融着接続前後の外径軸ずれ減少率から放電熱量を測定する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の測定方法はあまり正確でないという問題がある。放電加熱による光ファイバ端面間距離の変化によって放電熱量を測定する方法では、放電加熱範囲の広狭が、光ファイバ端面後退量に影響を及ぼすことから、その後退量が、接続点における放電加熱量に正確に対応せず、そのため、あまり正確に放電熱量を測定できない。
【００１０】
また、２本の光ファイバの外径をずらした状態で融着接続し、融着接続前後の外径軸ずれ減少率から放電熱量を測定する方法では、光ファイバ端面の状態が悪いと減少値が変化するので、減少率が放電加熱量に正確に対応するとは言えず、正確に放電熱量を測定することができない。
【００１１】
この発明は、上記に鑑み、実際に作用する放電熱量をより直接的に正確に測定できる、光ファイバ融着接続機の放電熱量測定法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明による光ファイバ融着接続機の放電熱量測定法においては、２本の光ファイバを外径軸ずれさせた状態で放電加熱して融着接続することにより外径軸ずれが残った状態の融着接続部を作り、この外径軸ずれが残っている状態の融着接続部に対して追加的に放電加熱を加え、その追加の放電加熱により外径軸ずれが少なくなった率により放電熱量を測定することが特徴となっている。
【００１３】
いったん作出した外径軸ずれが残った状態の融着接続部に対して追加的に放電加熱し、その追加の放電加熱により外径軸ずれが少なくなった率を測定しているので、端面の状態に左右されることなく、安定に放電熱量を測定することが可能となり、ひいては測定精度を向上させることができる。追加の放電を何度も繰り返すことにより、一つの外径軸ずれが残った状態の融着接続部を用いて複数の測定を一括に行うことが可能となる。
【００１４】
また、外径軸ずれが残っている状態の融着接続部に対する追加的な放電加熱を、所定の設定加熱量の下で、複数回行い、その各回での追加放電加熱ごとに外径軸ずれ減少率を測定し、それらの平均値を求めるようにしてもよい。
【００１５】
これによって、その所定の設定加熱量についての放電熱量の高精度な測定が、一度の測定工程で行えるようになる。
【００１６】
さらに、外径軸ずれが残っている状態の融着接続部に対する追加的な放電加熱を、複数の設定加熱量ごとにつぎつぎに行い、その各々の追加放電加熱ごとに外径軸ずれ減少率を測定するようにしてもよい。
【００１７】
これによれば、複数の設定加熱量の各々についての放電熱量の高精度な測定が、一度の測定工程で行えるようになる。
【００１８】
また、外径軸ずれが残っている状態の融着接続部に対する追加的な放電加熱を、所定の設定加熱量の下で行った後、その外径軸ずれ減少率を測定して、その測定結果に基づき設定加熱量を校正し、校正した設定加熱量の下で再び追加的な放電加熱を行うということを繰り返すようにして、一度の測定工程で、高精度な校正を行うようにしてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の実施の形態では、図１に示すように、２本の光ファイバ１０、１０を、外径軸ずれさせた状態で突き合わせ、その状態で放電電極棒２１、２１間で高周波放電を起こして加熱し、融着接続する。放電電極棒２１、２１間で高周波放電を起こすため、パルス発生器２３より高周波パルスを発生してこれを昇圧用のトランス２２の１次コイルに加え、その２次コイルに生じた高周波の高電圧を放電電極棒２１、２１に加える。
【００２０】
この光ファイバ融着接続機では、実際の放電電流が基準電圧で定められるものに一致するようフィードバック制御がなされている。放電電極棒２１、２１を含む回路中に電流検出用の抵抗器２５を挿入し、その抵抗器２５の両端に生じる電圧を検出する。この検出電圧は放電電極棒２１、２１に実際に流れる電流に対応する。この検出電圧と基準電圧との差がエラーアンプ２４で求められ、それに応じてパルス発生器２３を制御されて、パルス幅あるいはパルス周波数が変化させられる。これにより、検出電圧と基準電圧との差がなくなるようなフィードバックループが形成されることになるため、このフィードバックループによって実際の放電電流が基準電圧で定められるものに一致したものとなる。
【００２１】
テレビカメラ２６が備えられ、融着接続部が観察されるようになっている。テレビカメラ２６から得られる融着接続部の画像信号が画像処理装置２７において処理される。これにより基準電圧が自動的に校正される。あるいは、テレビカメラ２６からの画像をモニター装置などに表示し、これを操作者が観察し、基準電圧をマニュアルで変更することもできる。
【００２２】
図２を用いて説明すると、まず図２の（ａ）のように２本の光ファイバ１０、１０を、外径軸ずれさせた状態に調心する。その外径軸ずれ量はＤ０とする。この状態で図２の（ｂ）のように放電電極棒２１、２１間で放電させて加熱しながら突き合わせ方向に前進させて融着接続する。その結果、２本の光ファイバ１０、１０の突き合わせ端部が図２の（ｃ）のように溶融・付着するが、この溶融時の表面張力によって外径軸の自己調心作用が働き、外径軸ずれ量が少なくなってＤ１となる。
【００２３】
こうして図２の（ｃ）のような外径軸ずれが残った状態の融着接続部が作られるので、その後さらにその融着接続部を再度放電加熱し、その再度の放電加熱により外径軸ずれが少なくなった率から放電熱量を測定する。
【００２４】
すなわち、図２の（ｃ）のように外径軸ずれ量がＤ１となっている融着接続部を、再度放電加熱したところ図２の（ｄ）のように外径軸ずれ量がＤ２となり、さらにその後の放電加熱により図２の（ｅ）のように外径軸ずれ量がＤ３となったとする。この外径軸ずれが生じている融着接続部の追加加熱による外径軸ずれ量の減少率、つまり、（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１あるいは（Ｄ２−Ｄ３）／Ｄ２、さらには一般的に（ｎ＋１）回の追加加熱を行ったとしてその後の外径軸ずれ量をＤ［ｎ＋１］、その前のｎ回の追加加熱後の外径軸ずれ量をＤｎとするとき、（Ｄｎ−Ｄ［ｎ＋１］）／Ｄｎを求める。
【００２５】
外径軸ずれが生じている融着接続部を追加加熱すると、その部分が溶融し、表面張力により外径軸ずれがなくなるような作用が働く。そしてその結果としての外径軸ずれ量の減少率は、その外径軸ずれを減少させるように働く加熱量に直接対応していると考えられる。したがって、上記のように追加の放電加熱による外径軸ずれ量の減少率を求めれば、外径軸ずれを減少させるように働く放電熱量を直接測定したことになり、高精度の測定が行えたことになる。
【００２６】
そこで、この外径軸ずれ量の減少率をもって放電熱量を表すことができる。そして、この場合、いったん外径軸ずれを生じている状態の融着接続部を作った上で、その部分の追加加熱を行い、外径軸ずれの変化を観測しているため、２本の光ファイバ１０、１０を外径軸ずれさせて突き合わせて融着接続しその融着接続前後の外径軸ずれ減少率から放電熱量を測定する場合に比べて端面の状態の影響を受けることがなく精度の高い測定を安定して行うことができる。
【００２７】
そのため、ある放電電流の設定値で放電加熱を行ったときの外径軸ずれ減少率が基準値にならない場合つまり放電熱量が初期設定熱量にならない場合に、初期設定熱量どおりの結果が得られるようにその放電電流を校正することを正確に行うことができる。とくに、何回も追加放電を行い、基準の放電熱量（外径軸ずれ量の減少率）が得られるよう、その各回の追加放電の電流を少しずつ校正していけば、その基準の放電熱量を得るための放電電流の校正誤差をきわめて小さくすることができる。
【００２８】
たとえば、基準放電熱量ｙ１が外径軸ずれ量の減少率０．１０で表されるようなものであるとする。この基準放電熱量ｙ１を与える放電電流値ｘ１があらかじめ１２．５ｍＡとして定まっていたとする。まず、Ｄ０＝２０μｍとして融着接続し、接続後のＤ１＝１７μｍとなっている融着接続部を作る。この融着接続部に対して放電電流ｘ１＝１２．５ｍＡで追加放電する。すると、この追加放電後のＤ２＝１３．６μｍとなった。この場合、（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１＝（１７μｍ−１３．６μｍ）／１７μｍ＝０．２０であるから、外径軸ずれ量の減少率が大きい、つまり放電熱量が過大であることになる。そこで、この場合は、放電電流値ｘ１を減らして追加放電を行い、外径軸ずれ量の減少率が０．１０になるまで放電電流の校正を繰り返せばよい。
【００２９】
このように、放電電流を校正しながら行う何回もの追加放電および外径軸ずれ量の減少率の測定を、１つの融着接続部を用いるだけで一括して行えるので、煩雑さがなく容易である。また正確に校正を行うことができる。
【００３０】
また、追加の放電の都度、放電電流を変えることとすれば、複数の異なる放電電流についての放電熱量の測定が可能である。たとえば、３つの基準放電熱量ｙ１＝０．１０、ｙ２＝０．２０、ｙ３＝０．３０に関する放電電流ｘ１＝１２．５ｍＡ、ｘ２＝１３．５ｍＡ、ｘ３＝１４．５ｍＡを一つの融着接続部の少なくとも３回の追加放電によって校正することができる。
【００３１】
さらにこのように放電電流を変化させながら追加の放電を行う場合には、複数の放電電流ｘ１、ｘ２、ｘ３、…の各々の校正を行うというだけでなく、その時点での実際のｙ＝ｆ’（ｘ）の関数自体を求めることができる。たとえば、上記と同様にしてＤ０＝２０μｍとして融着接続することにより作ったＤ１＝１７μｍとなっている融着接続部に対してまず放電電流ｘ１＝１０ｍＡで追加放電する。この結果得られる外径軸ずれ量の減少率（つまり放電熱量ｙ１）が０．０６として測定されたとすると、図３のように座標（ｘ１、ｙ１）をプロットすることができる。つぎの追加の放電を電流ｘ２＝１２ｍＡで行い、外径軸ずれ量の減少率（ｙ２）０．１０が求められたとすると、図３の座標（ｘ２、ｙ２）のプロットができる。３回目の追加の放電は電流ｘ３＝１４ｍＡで行う。このときｙ３＝０．１５が求められる。４回目の追加放電はｘ４＝１６ｍＡで行い、ｙ４＝０．２１を得、５回目の追加放電としてｘ５＝１８ｍＡで行い、ｙ５＝０．２７を得たとする。
【００３２】
ここで、図３のように各座標を結ぶ曲線を求めれば、この測定時点でのｙ＝ｆ’（ｘ）が求められたことになる。ここでは、直接ｙ＝ｆ’（ｘ）を求めているので、放電電流と放電熱量との直接の関係をより正確に求めることができる。さらに、関数ｙ＝ｆ’（ｘ）が求められるため、この関数を用いることにより、測定点の中間の放電熱量についても正確な放電電流を得ることができる。たとえば、放電熱量ｙ＝０．１８で融着接続する必要がある場合に、関数ｙ＝ｆ’（ｘ）からｘ＝１７．２ｍＡを求めることができる。
【００３３】
上記とは異なり、何回も追加の放電を繰り返すとき、放電電流ｘを一定にするなら、その都度求めた外径軸ずれ量の減少率（ｙ）の平均値を求めることにより、その放電電流ｘに関しての放電熱量ｙの測定誤差を減少させて精度を高めることができる。たとえば、上記と同様にしてＤ０＝２０μｍとして融着接続することにより作ったＤ１＝１７μｍとなっている融着接続部に対してまず放電電流ｘ１＝１０ｍＡで追加放電する。この結果得られる外径軸ずれ量の減少率（つまり放電熱量ｙ１）が０．０６２と測定されたとする。つぎの追加の放電においても、ｘ１＝１０ｍＡで放電して加熱し、ｙ１＝０．０６５を得たとする。３回目の追加の放電においてもｘ１＝１０ｍＡで放電して加熱し、ｙ１＝０．０６８を得たとする。この場合、３つ得られたｙ１値を加算平均すれば、０．０６５となり、この値がｘ１＝１０ｍＡにおける放電熱量の正確な値ということになり、精度が向上する。
【００３４】
なお、上記では、放電熱量ｙが放電電流ｘにのみ依存するものとして説明したが、同じ放電電流でも放電時間が長ければ放電熱量は大きくなるという関係にある（放電熱量は放電電流と放電時間の積の関数となると言える）。そこで、放電電流ｘという変数を放電時間と置き換えたり、放電電流と放電時間の積に置き換えたりすることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の光ファイバ融着接続機の放電熱量測定法によれば、放電により光ファイバに加わった加熱量をより直接的に測定でき、測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図。
【図２】光ファイバの外径軸ずれ状態を各段階において示す模式的な側面図。
【図３】直接求めた関数ｙ＝ｆ’（ｘ）を示すグラフ。
【図４】融着接続部での放電熱量と接続損失との関係を示すグラフ。
【図５】放電電流と放電熱量との関係を示すグラフ。
【図６】従来の光ファイバ先端の後退量による測定法における光ファイバを模式的に示す側面図。
【符号の説明】
１０    光ファイバ
１１    コア
２１    放電電極棒
２２    昇圧用トランス
２３    高周波パルス発生器
２４    エラーアンプ
２５    電流検出用抵抗器
２６    テレビカメラ
２７    画像処理装置
【図１】
0003779089.tif 000002
【図２】
0003779089.tif 000003
【図３】
0003779089.tif 000004
【図４】
0003779089.tif 000005
【図５】
0003779089.tif 000006
【図６】
0003779089.tif 000007