(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された領域の内部に配置された光ファイバ（１，１’）の２つの端部分の温度を決定する方法であって、
２つの端部分は、軸が相互に平行であり端部表面が相互に近接し軸の間が距離をおかれ、加熱された領域において当該端部分が加熱されるように加熱された領域に配置され、
２つの端部分の軸の間の距離は、端部分が加熱された領域の熱により加熱されるとき少なくとも２つの異なる時間において測定され、
端部分の温度は、測定された軸の間の距離の値および測定された時間間隔の長さから決定される、
ことを特徴とする前記方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記加熱された領域が電気アークにより加熱される場合において、
端部分は、初め端部分を溶融するのに十分な温度まで電気アークの熱により加熱され、
電気アークの電力は、次に加熱された領域を形成するように低下され端部分の軸の間の距離を測定する、
ことを特徴とする前記方法。
【請求項３】
光ファイバの２つの端部分（１，１’）が溶融温度または溶融温度に近い温度まで加熱される永久接続工程において、２つの光ファイバ端部分の永久接続部の温度を制御する請求項１の方法の使用であって、
２つの光ファイバ端部分は、軸が相互に平行であり端部表面が相互に近接し軸が距離をおいて配置され、
２つの光ファイバ端部分は、両端部分を溶融するのに十分な温度まで加熱され、
加熱は、継続され、
加熱の継続時に軸の間の距離は、少なくとも２つの異なる時間で測定され、
２つの光ファイバ端部分の温度は、測定された距離の値および測定された時間間隔の長さから決定され、
決定された温度は、所定の設定値と比較され、
２つの光ファイバ端部分の加熱は、比較の結果に従い変更される、
ことを特徴とする前記方法。
【請求項４】
光ファイバ減衰器を製造する請求項１の方法の使用であって、
２つの光ファイバ端部分（１，１’）の相互に平行なコアの軸を当接する関係において２つの光ファイバ端部分を配置し、
当接する２つの光ファイバ端部分に熱を印加し端部分を溶融し、
２つのファイバ端部分を当接する関係において配置する前または配置する際および当接する光ファイバ端部分に熱を印加する前に２つの光ファイバ端部分のコアの軸を平行な軸の間に距離を有するように配置し、または２つの光ファイバ端部分のクラッディングの外側を外側の間に距離を有するように変位し、
２つの光ファイバ端部分が溶融した後に熱を継続的に印加し、
継続した加熱時に少なくとも２つの異なる時間において平行な軸または外側の間の距離をそれぞれ測定し、
加熱された２つの光ファイバ端部分の温度を、測定された距離の値および時間間隔の長さから決定し、
決定された温度を所定の設定値と比較し、
比較の結果に従い２つの光ファイバ端部分の加熱を変更する、
ことを特徴とする前記使用。
【請求項５】
２つの加熱された領域の内部に配置された光ファイバ（１，１’）の２つの端部分の温度を決定する装置であって、
電気アークを発生する手段（４３，５１）と、
光ファイバを保持し、かつ、端部分の表面が相互に近接され端部分の軸が相互に平行となりオフセットを有し電気アークによって加熱された領域に端部分が配置されるように２つの端部分を位置決めする保持・位置決め手段（３９，４１）と、
２つの端部分が電気アークによって加熱された領域に配置される時に少なくとも２つの異なる時間において２つの端部分の軸または外側の間のそれぞれの距離の値を測定するための測定手段（２７−３５）と、
前記少なくとも２つの異なる時間において前記測定手段による測定がされたとき、測定された距離の値および時間間隔の長さから変形の速度を決定する速度決定手段（５５）と、
決定された変形の速度から端部分の温度を決定する温度決定手段（５５）と、
を含むことを特徴とする前記装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、
前記装置は、電気アークを発生する手段（４３，５１）を制御するための制御手段（５５）を含み、
前記制御手段は、初め２つの端部分を共に溶融するのに十分な電力を有する電気アークを発生し、
次に電気アークの電力を低下し、前記測定手段（２７−３５）が２つの端部分の軸または外側の間のそれぞれの距離を測定するように配置される加熱された領域を形成する、
ことを特徴とする前記装置。
【請求項７】
光ファイバ減衰器を製造する請求項５の装置の使用であって
前記保持・位置決め手段（３９，４１）は、２つの端部分を当接する関係で配置する前または配置する際および当接する２つの端部分に熱を印加する前に、２つの端部分を両端部分のクラッディングの軸または外側の間にそれぞれ距離をおいて配置するようにされ、
前記測定手段（２７−３５）は、継続された加熱時に少なくとも２つの異なる時間において２つの端部分の軸の間または外側の間の距離の値を測定するようにされ、
決定された距離の値および測定された時間間隔の長さから加熱された光ファイバ端部分の温度を決定する手段（５５）と、
決定された温度を所定の設定値と比較する手段（５５）と、
を含み、
前記制御手段は、前記比較の結果に従い２つの端部分の加熱を行うように電気アークの電力を変更するようにされた、前記装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度を測定するための方法、および前記方法を実施するための装置に関する。さらに詳細にいえば、本発明は、光ファイバ永久接続体に対する自動融合温度制御のための方法と、少し変えられた光ファイバ永久接続体を得るための装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバを融合永久接続する際、多くの場合、電気アークを用いて２個の光ファイバの端部分を溶融してそれらを相互に永久接続することが行われる。非常に高い電圧の直流電流または交流電流が一対の電極の間に加えられると、これらの電極の間に電気アークが発生する。この電気アークの強度は、通常、消費電流または／および消費電力のフィードバック制御により制御される（電流および電圧の増倍）。１９９５年３月７日に受け付けられて出願されている国際特許出願第ＷＯ−Ａ１  ９５／２４６６４号の「光ファイバの溶接における電子制御（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  ｗｅｌｄｉｎｇ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒｓ）」と、対応する日本国特許出願第５２３，９９９／９５号、および米国特許出願第０８／４００，９６６号を参照されたい。けれども、この方法を実際に使用する場合、電気アークにより加熱される物体の温度は永久接続体ごとに異なり、そして場合々々で異なるであろう。それは、電極対の条件が常に変動し、それにより電気アークの強度が変動するからである。
【０００３】
高温度の融合永久接続工程（ファイバ端部分の部材の温度は約１，８００℃〜２，０００℃、およびファイバ端部分のまわりの電気アーク領域の温度は約３，０００℃〜４，０００℃）の期間中、ファイバのシリカ部材から粒子が蒸発し、そして電極の表面に付着し、それにより、電極の表面はかなり粗い構造体になる。図１ａの電極の先端部分の写真を参照されたい。表面を被覆しているシリカの厚さと形状は、長い間には少し変化する。それは、表面を被覆した粒子の一部分が焼失し、一方、新しい粒子が電極表面に沈着するからである。これらのシリカ層の導電率は、用いられる高い温度と高い電圧において、空気の導電率とは非常に異なる。このために、電気アークの強度と形状とが不均一に分布し、そして持続的に変動する。図１ｂの電極の先端部の写真を参照されたい。したがって、電流を同じ値に保持するために、もし永久接続装置の電子制御装置によって電流が十分に制御されても、ファイバ端部分の温度は、作成される永久接続体ごとになお変動するであろう。けれども、クラッディングの外側表面が整合されて実行される通常の永久接続の場合、温度の中程度の変動はそれ程大きな影響を与えないであろう。しかし、もし要求された減衰量を有する永久接続体のような特別の永久接続体を考えるならば、この変動は重大な影響を与えることがあるであろう。
【０００４】
さらに、電気アークの温度はまたまわりの空気の気圧に強く依存する。電気アークの最高温度は、永久接続電流が同じであっても、標高が異なると甚だしく変わる。標高の高い地球上の地点において、融合電流をその都度最適化することをしないで融合接続を実行する場合、ファイバを相互に永久接続することは全くできない。
【０００５】
電気アークの温度は、例えば、オフセット融合永久接続による減衰器の製造に大きな影響を与えることが可能である。その説明については、出願された国際特許出願第ＷＯ−Ａ１  ９５／２４６６５号の「光ファイバの制御された永久接続（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｓｐｌｉｃｉｎｇ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒｓ）」と、対応する日本国特許出願第５２３，４００／９５号、および米国特許出願第０８／４００，９６８号を参照されたい。この特許の内容は、参考として本発明の中に取り込まれている。ここで、光ファイバの端部分は横方向にずれている。この場合、光ファイバの側面の間にオフセット距離が存在し、したがって、ファイバのクラッディングの外側表面の間にオフセット距離が存在する。また、光ファイバの中のコア部材の拡散を用いて作成される減衰器の製造については、同時に受付けられた特許出願「光ファイバ減衰器（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ  ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）」を参照されたい。電気アークの温度は、延長された時間間隔の間、注意深く制御されなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの目的は、光ファイバを溶接する時の融合温度の制御に対し、自動的な方法の一部分として用いることができ、そしてリアルタイムで実行することができる、温度を測定する方法を得ることである。
【０００７】
本発明のまた別の目的は、従来の自動ファイバ永久接続装置において、それらの制御工程を一部変更することにより実行することができ、良好な温度制御を有する、オフセット方式の光ファイバ減衰器を製造する方法を得ることである。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、温度を測定するための装置を得ることであり、特に、光ファイバに対し良好な温度制御を有する永久接続装置、およびオフセット・ファイバ永久接続体方式の減衰器を製造するのにまた適切である永久接続装置を得ることである。
【０００９】
これらの目的は本発明により達成することができる。本発明の性質および特徴は請求項に明確に開示されている。
【００１０】
したがって全体的にいえば、加熱された領域の温度、または加熱された領域の内部に配置された部材の一部分の温度を、下記の方法により決定することができる。まず、部材の適切な部分が選定される。この部分は、加熱された領域の温度に適合した溶融温度を有する。したがって、この部分が加熱された領域の中に入れられる時、そしてその熱により加熱される時、この部分は溶融する、または通常は与えられた好ましい粘度を有する液体状態になる、または少なくとも流体状態になるはずである。この部材およびその部分の形状は、液体状態における表面張力により発生する不均一な力および／または局部的な力を受けるという、特徴を有するはずである。特に、部材のその部分の構造および形状は、表面張力により液体状態において変形するはずである。好ましい部材はガラス部材であり、特に、光ファイバのシリカ・ガラスが好ましい部材である。その部分の好ましい形状または構造は、それらが２個の光ファイバの隣接する端部分を有し、そしてその端部分は相互に平行に配置されるが、しかし整合はしていなく、したがって、光ファイバの表面にオフセットが存在する、すなわち、ファイバ・クラッディングの表面にオフセットが存在する。
【００１１】
部材のその部分が、加熱された領域の中に挿入される。好ましい場合には、加熱された領域は、従来のファイバ永久接続装置の電極の先端の間に発生する電気アークの領域であり、そしてファイバの端部分がその領域の中に挿入される。次に、例えば、部材のその部分の表面の幾何学的変化を観測することにより、その部分の変形の速度が決定される。特別の場合には、ファイバの端部分のオフセット距離を、ファイバ・クラッディングのオフセット距離として、または好ましくはファイバ端部分コアのオフセット距離として、のいずれかで測定することができる。この測定は、少なくとも２回行われる。場合によっては、ファイバの端部分が加熱された領域の中に入れられる時、初期の横方向オフセット距離を１回の測定として使用することが可能である。決定された変形の速度から、最終的に、部材のその部分の温度、そして次に加熱された領域の温度が最終的に決定される。
【００１２】
特別の場合には、加熱された領域の温度は、ファイバの端部分の表面を相互に溶融・融合するのに十分な温度であることができる。しかし、溶融・融合を達成するために、ファイバの端部分は加熱された領域の温度よりもいくらか高い温度にまでまず加熱されることが好ましい。このことは、加熱された領域が電気アークの領域である場合には、電気アークの電流または電力を最初に増大させ、そして次に、ファイバ端部分のオフセット距離が観察される位置において、電気アークの電流または電力を一定値にまでわずかに低下させることにより容易に達成することができる。
【００１３】
特別の場合には、光ファイバの端部分が溶融温度または溶融温度に近い温度にまで加熱される永久接続工程の期間中、２個の光ファイバ端部分の間の永久接続部の温度を制御するために、およびまた所定のオフセット距離を有する光ファイバ永久接続部を用いて光減衰器を作成するために、前記で説明された段階を用いることができる。この工程は、通常、精密な温度制御を必要とする。この制御は、決定された温度が所定の設定値とまず比較され、そして次にこの比較の結果に従って電極間の電流が変更されることにより、光ファイバ端部分の加熱が修正されるという従来の方式で行われる。
【００１４】
温度測定装置は、前記で説明されたようにして選定された部材部分と、この部材部分が加熱された時に、この部材部分の幾何学的形状の変化に関する一定の特性を測定する測定装置とを有するであろう。さらに、この温度測定装置は、前記の測定装置による測定結果から変形の速度を決定するための装置と、そして変形のこの決定された速度から、その部材部分の温度したがって加熱された領域の温度を決定するための装置とを有する。
【００１５】
特別の場合には、この装置は、光ファイバを保持し、および２個のファイバ端部分の位置決めを行うために、光ファイバ永久接続装置において用いられている従来のクラッチ装置またはクランプ装置のような保持および位置決め装置を有する。これらの装置は、画像処理および制御装置を収納し、かつこの装置と協力して動作することにより、光ファイバの端部表面を相互に隣接させ、かつ初期横方向オフセット距離を有するように光ファイバを配置することができ、そしてこの隣接した端部表面を加熱された領域の中に配置することができる。光ファイバ永久接続装置の画像処理装置の中に構成されることが好ましく、かつその中の制御装置により命令されることが好ましい測定装置は、ファイバ端部分が加熱された領域の中に配置される時、少なくとも２つの異なる時刻において、ファイバの端部分の横方向オフセット値を決定するように配置される。次に、速度決定装置は、これらのオフセット値と、その測定の間の１個または複数個の時間間隔の長さとからファイバ端部分の温度を決定することができる。したがって、この装置を用いることにより、精密な温度制御によって所定の減衰量を有するオフセット永久接続体を製造することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
下記において添付図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。添付図面の実施例は１つの例であって、本発明の範囲がこの実施例に限定されることを意味するものではない。
【００１７】
端部が初期のクラッディング・オフセット距離を有して配置された２個の光ファイバの永久接続体を作成しようとする場合、これらの端分が共に加熱され、そして溶融される時、表面張力の効果によりクラッディングのすべてのオフセットが小さくなる傾向がある。引戻し距離ｘは、近似的に時間の指数関数として表すことができる。Ｉ．ハタケヤマ（Ｉ．Ｈａｔａｋｅｙａｍａ）およびＨ．ツチヤ（Ｈ．Ｔｓｕｃｈｉｙａ）名の論文「単一モード光ファイバの融合永久接続（Ｆｕｓｉｏｎ  ｓｐｌｉｃｅｓ  ｆｏｒ  ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒｓ）」、ＩＥＥＥジャーナル・オブ・クォンタム・エレクトリニックス、第１４巻、第８号、６１４頁〜６１９頁（１９７８年８月）を参照されたい。
【００１８】
【数１】
0003806766.tif 000002
【００１９】
ここで、Ｘは、時刻ｔ＝０における初期クラッディング・オフセット距離、τおよびνは、それぞれ溶融したシリカの表面張力および粘度、Ｒは、クラッディング半径である。画像処理装置を備えた自動永久接続装置の場合、パラメータｘ、Ｘ、Ｒおよびｔは、すべて装置のカメラにより記録された画像から測定することができ、そして画像処理装置を適切にプログラムすることにより、この測定工程または評価工程を自動的に実行することができる。表面張力τおよび粘度νは、クラッディング・オフセット値ｘおよびＸに依存しないとするならば、既知のファイバ半径に対し比Ｘ／ｘは時間のみに比例するはずである。
【００２０】
【数２】
ｌｎ（Ｘ／ｘ）＝Ｋ1 ｔ                                    （２）
【００２１】
表面張力と粘度との両方が、ファイバ端部の溶融領域に相当する１，８００℃〜２，０００℃のような比較的狭い温度範囲において、ファイバ端部の温度Ｔの１次関数によって近似することができると仮定するならば、下記の式が得られる。この  １，８００℃〜２，０００℃の温度範囲は、ファイバ端部の溶融領域に対して妥当な温度範囲である。
【００２２】
【数３】
0003806766.tif 000003
【００２３】
したがって、Ｔ1 からＴ2 への温度の変化は、比Ｘ1 ／ｘ1 および比Ｘ2 ／ｘ2 の変化から測定することができる。すなわち、下記の式が得られる。
【００２４】
【数４】
0003806766.tif 000004
【００２５】
ここで、ｉ＝１、２として、ｔi は、最初のオフセット距離Ｘi からオフセット距離ｘi に到達するまでの時間間隔の長さである。時間間隔ｔが同じである場合、すなわちもしｔ1 ＝ｔ2 である場合、ファイバの温度の相対的変化は、最初のオフセット距離と最後のオフセット距離との測定から計算することができる。
【００２６】
さらに長い時間間隔の間、オフセットを有するファイバの接合点を加熱する時、この加熱期間中の温度を一定に保持するために、温度制御に対して、式（４）の結果を直接に用いることができる。この時、オフセット距離Ｘ1 、ｘ1 を２個の引き続く時刻において決定し、そして次に、Ｘ2 、ｘ2 をその後の２個の他の引き続く時刻において決定する。ここで、ｘ1 およびＸ2 の時刻は同じ時刻であることができる。この時、式（４）により計算される比は、一定の温度に対して、１に等しくなければならない。もし等しくないならば、温度が変わったのであり、その場合には、例えばファイバ端部を永久接続するための電気アークを変えることにより、加熱電力すなわち加熱強度を変えなければならない。この変更の後、新しい２個の時刻において新しいオフセット値Ｘ2 、ｘ2 が測定され、そして式（４）のｔが再び計算され、そして値１と比較される。
【００２７】
もし温度Ｔが消費電力に比例すると仮定するならば、下記の式が得られる。この場合については、Ｄ．ティルバーグ（Ｄ．Ｔｉｌｌｂｅｒｇ）名の論文、「Ｐｌａｓｍａｓｖｅｔｓｎｉｎｇ  ａｖ  ｏｐｔｉｓｋａ  ｆｉｂｒｅｒ（光ファイバのプラズマ溶接（Ｐｌａｓｍａ  Ｗｅｌｄｉｎｇ  ｏｆ  ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒｓ））、エリクソン・テクニカル・レポート、Ｎ／ＳＴ、９３：５４５（１９９３年９月）を参照されたい。
【００２８】
【数５】
Ｔ∞Ｖ・Ｉ＝ＫＩ2 ・ｐ／ｎe                               （５）
【００２９】
ここで、Ｖは電極対に加えられる電圧、Ｉは融合電流、ｐは空気圧力、ｎe は電気アークの電流密度、Ｋは定数である。下記の式によりｙという量を定義する。
【００３０】
【数６】
ｙ＝（Ｋ1 ）1/2 ＝（ｌｎ（Ｘ／ｘ）／ｔ）1/2               （６）
【００３１】
電流Ｉと量ｙとの間に１次関数関係が存在するはずである。
【００３２】
【数７】
ｙ＝ｃ1 Ｉ＋ｃ2                                           （７）
【００３３】
ここで、ｃ1 およびｃ2 は、電極の条件が同じでかつ空気圧力が同じであれば、定数であると考えられる。
【００３４】
前記の式の導出において、式（２）、式（３）および式（５）を得るのに３つの仮定が用いられた。これらの仮定が正しいかどうかを検討するために、そして式（７）の妥当性を検証するために、多数個のオフセット融合試験が行われた。
【００３５】
第１の仮定では、因子Ｋ1 （すなわち、これは実質的に表面張力および粘度である）は、クラッディング・オフセット距離ｘと時間ｔとに無関係であると仮定される。このことは、初期のオフセット距離Ｘがどのようであっても、比ｌｎ（Ｘ／ｘ）／ｔは融合条件が変わっても一定であるべきであることを意味する。この仮定を検証するために、４個の異なる初期オフセット距離Ｘに対し、１３ｍＡの融合電流で、通常の単一モード光ファイバの５個の永久接続体が作成された。清浄な電極を用いそして一定で安定な空気圧力の下で融合工程の期間中、クラッディング・オフセット距離がリアルタイムで測定された。前記において引用された国際特許出願および図２を参照されたい。対応する比ｌｎ（Ｘ／ｘ）／ｔが計算され、その結果が図３に示されている。図３を見れば、第１の仮定が正しいことは明らかである。因子Ｋ1 は、小さな雑音的な乱れを除いて、永久接続工程の期間中一定である。定数Ｋ1 の異なる値を与える他の融合電流の場合においても、同様の結果が得られる。もし、さらに大きな電流が用いられるならば、クラッディング・オフセット距離は極めて速やかにゼロに近付き、その結果、比ｌｎ（Ｘ／ｘ）／ｔの計算に大きな誤差が生ずる。
【００３６】
第２の仮定（２／Ｒν＝Ｋ2 Ｔ）、および第３の仮定（Ｔ∞Ｖ・Ｉ）は、式（７）の１次関数関係が正しいかどうかを調べることにより、同時に検証することができる。この検証を実行するために、初期オフセット距離が３２マイクロメートルである場合に対し、４０個のオフセット永久接続体が、清浄な電極を用いそして一定で安定な空気圧力の下で作成された。その結果が図４のグラフに示されている。この図のそれぞれの点は、５回の測定の平均値に対応する点である。実線は１次回帰線である。測定点と回帰線との間の相関は０．９７２である。したがって、通常の永久接続電流の領域において、１次関数関係が正しいことがわかる。ｙは決して負になることはないから、電流が１０．６３ｍＡよりも大きい時にのみ、この１次関数関係は正しい。
【００３７】
電極の条件は永久接続体ごとに変わるから、そして空気圧力は場所ごとに変わるから、通常、選定された電流Ｉs および測定されたｙは、図４の回帰線からずれ、場合によっては、このずれが非常に大きいことがあるであろう。式（４）からファイバ端部温度が同じならば、常に同じｙ値が得られることが分かる。要求されたファイバ端部温度を得るために、電流を式（７）による新しい値Ｉに調整することにより同じｙ値を得ることを試みることができる。
【００３８】
【数８】
0003806766.tif 000005
【００３９】
ここで、Ｉs は設定された融合電流、ΔＩは補償電流、ｙm はオフセット永久接続体に対しリアルタイムで測定されたｙ値、ｙs はＩs から計算された値、すなわち、ｙs ＝ｃ1 Ｉs ＋ｃ2 である。このリアルタイム温度制御工程は、図８の流れ図を参照して、下記において説明される。それぞれの永久接続体に対してこの工程を用いることにより減衰器を作成することができる。または、通常の永久接続体に対し異なる状況の下で正しい電流を選定するために、選定された種類の用いられる予定のファイバのオフセット・ファイバ接続点を作成する特定の電流・検査プログラムとして、この工程を実行することができる。
【００４０】
実験結果
この電流・制御工程を用いて、溶融されそして変形および拡散された光ファイバ減衰器を作成することができる。本出願と同時に出願された前記の特許出願「光ファイバ減衰器（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ  ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）」を参照されたい。この形式の減衰器は、（５０マイクロメートル以上の）非常に大きな初期オフセット距離を必要とし、そして（約２０秒の）長い事後加熱時間を必要とする。したがって、同じ量の拡散を得るために、それぞれの永久接続体に対し電流・制御工程を実行するための十分な時間がある。この電流・制御工程を実行することにより図５のグラフに示されているように作成された減衰器において減衰量の偏差を非常に小さくすることができる。図５において、永久接続部の両側に「ＡＴ＆Ｔ  ＤＳＦ」ファイバを備えた２０個の変形および拡散された減衰器に対する測定された減衰量が、要求された減衰値の関数として示されている。
【００４１】
光ファイバを永久接続するのに用いられる自動画像処理および位置決め装置により、前記で説明された方法が利点をもって実行される。この自動画像処理および位置決め装置の光学部品の概要図が図６に示され、そしてその機械部品および電子部品の概要図が図７に示されている。
【００４２】
図６の概要図に示されている光学装置において、２個の光源２５が配置されている。この２個の光源２５は、２個のファイバ１、１′の間の永久接続位置を、相互に垂直でかつファイバ端部の縦軸方向にも垂直な２つの方向から照射する。光源２５からの光は、レンズ２７により集光されそして平行光線にされる。レンズ２７を通った光は反射部品２９により垂直に進路が変えられ、そしてビームスプリッタ３１に入射する。ビームスプリッタ３１は、この場合、逆に作用する部品として用いられている。すなわち、ビームスプリッタ３１は、垂直方向から入射する２個の光線を１個の光線に集め、そして同じＴＶカメラまたはＣＣＤカメラ３３に入射させる。ＴＶカメラまたはＣＣＤカメラ３３のカメラ領域またはカメラ表面には、感光部品が備えられている。ＴＶカメラ３３で発生したビデオ信号は、画像処理装置３５に送られる。画像処理装置３５により、モニタ部品または表示部品３７において画像を表示することができる。この場合、ファイバ端部の間の永久接続位置を２つの垂直な方向から観察した画像を、相互に重なるようにして表示するであろう。
【００４３】
図７は、自動方式のファイバ永久接続装置の概要図である。このファイバ永久接続装置は、保持器３９を備えている。保持器３９の中にファイバ端部が保持され、そして位置決めおよび永久接続工程の期間中、ファイバ端部を保持する。保持器３９は、ファイバの縦軸方向に平行な方向と、この方向に垂直な２つの方向、すなわち光源２５からの照射方向に垂直な２つの方向との、３つの垂直な直角座標軸方向に移動可能である。したがって、保持器３９は、制御電動機４１により適切な機械案内装置（図示されていない）に沿って動作する。電極４３、電動機４１およびランプ２５への導線は、それぞれ電子回路モジュール４５および駆動器回路３７、４９および５１に接続される。ＴＶカメラ３３からの導線が、電子回路モジュール４５の中のビデオ・インタフェース５３に接続される。ビデオ・インタフェース５３からの適切な画像信号が、画像処理および画像解析装置３５に送られる。図６と比較せよ。種々の処理工程段階が、制御回路５５により制御される、例えば、適切なマイクロプロセッサの形式の制御回路により制御される。制御回路５５は前記の処理工程段階を実行する。制御回路５５は、電動機４１を適切な変位方向に作動することにより、ファイバ端部の相対的な変位を制御し、そして得られた画像の解析と、相互に垂直な２つの方向に観察されるオフセット値の決定とを開始するために、画像処理および画像解析装置３５に信号を送る。さらに、電極４３に電圧を供給することにより、およびこの大きな永久接続電流がどのような時間間隔にわたって送られるべきかを供給することにより、および小さな永久接続電流すなわち小さな電極電流を送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を得るために制御された電流を供給することにより、制御回路５５は、光源２５の作動と、融合電流が開始されるべき時刻とを制御する。
【００４４】
図８の流れ図は、安定でかつ繰り返し可能な融合温度を得るためのリアルタイム融合電流制御工程に対する、図７の制御回路４５により実行されるべき種々の段階を示している。最初に、２個のオフセット・ファイバ端部を永久接続を実行し、それによりオフセット制御工程の可能な最良の制御を得るオフセット制御段階のための電流Ｉs および定数ｙs を定めることができる。いずれの場合にも、これらの定数は既知であるまたは予め定められていると仮定され、そして用いられるファイバの種類に対し一定の記憶装置の中に記憶される。
【００４５】
次に、図８に示されているように、第１段階８０１において、２個の光源２５に電力が供給され、そして次の段階８０３においてファイバ端部のクラッディングの外側表面の間の所定の横方向オフセット距離にまでファイバ端部が整合される。この段階の期間中、ファイバ端部領域の画像が連続的に撮影され、そしてこれらの画像が解析される。この解析の結果により、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４１に送られる。
【００４６】
要求された初期オフセット距離が達成された時、段階８０５において光源がオフにされ、そして次に、段階８０７において、ファイバ端部の永久接続に対し適切である大きな値の電流が電極４３に供給される。段階８０９において、この大きな電流が０．５秒間持続される。段階８０９において、これらの端部はまた相互に非常に小さな距離だけ変位され、それにより永久接続部の部材が一緒に融合される。次に段階８１１において、電気アークの中の電流が、オフセット距離の制御に対して適切である小さな値、すなわちリアルタイム制御電流Ｉs 、に変更される。前記で引用された先行技術による国際特許出願と比較せよ。次の段階８１３において、式１（６）による量ｙm を決定するために、２個の暖められたファイバの画像が異なる時刻において撮影される。次に、これらの暖められたファイバの画像が、外部照明を用いないで、高温のファイバ永久接続部領域から放射される光線だけを用いて撮影される。
【００４７】
段階８１５において、計算された値ｙm から同じ種類のファイバに対して以前に行われた標準的な検査により決定され、そして記憶装置の中に記憶されている適切な定数ｃ1 、ｃ2 を用いて、式（８）により補償電流ΔＩが計算される。次に、段階８１７において、加熱されたファイバ領域の実際の温度が十分に良好であるかどうかが検査される、すなわち、差（ｙm −ｙs ）の絶対値が小さな所定の閾値よりも小さいかまたは等しいかが検査される。もしこのことが真でないならば、段階８１９において、電流の以前の値Ｉに補償電流ΔＩを加算することにより、電気アーク電流が変更される。次に、新しい電流に対し、２個の異なる暖められたファイバの画像をまず撮影することにより、温度の新しい決定と解析のために、段階８１３が再び実行される。次に、ブロック８１５において補償電流ΔＩの新しい値が計算され、そして最後に、実際のｙm 値の設定値ｙs に対する偏差がブロック８１７において比較される。もし段階８１７における検査がイエスという答えを与えるならば、完成した永久接続体の損失を評価するために、３個の熱いファイバの画像を撮影する段階８２１が実行される。次に、ブロック８１７において電気アークがオフにされ、そして段階８２１において撮影された画像の解析がブロック８２５において実行される。そして完成した永久接続体を通って伝搬する光波の損失、すなわち減衰が、例えば、前記の先行技術による国際特許出願に開示されているようにして、評価される。最後のブロックでは、最終的な補償電流ΔＩ＝Ｉ−Ｉs が、将来の使用のために、例えば、同じ種類のファイバに対して次に実行される永久接続のために、適切な記憶装置の中に保存される。
【００４８】
前記で説明したように、この工程を用いてまた、加熱期間中に温度を一定に保持することができる。その場合、Ｉs は初期電流値であり、そして対応する温度および等価な量ｙs が別個の時刻における２個のオフセット値をまず測定することにより決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】アーク放電に用いられる電極の先端の写真であって、ａは約５００個の永久接続体に対して用いられたアーク放電の前の電極の先端部の写真、ｂはアーク放電の期間中の電極部の先端の写真。
【図２】異なる初期オフセット値に対し１３．０ｍＡの融合電流、すなわちアーク電流、でもって永久接続を実行する期間中、リアルタイムに測定されたクラッディングのオフセット距離を時間の関数として示したグラフ。
【図３】図２の対応する曲線から計算された定数Ｋ1 を時間の関数として示したグラフ。
【図４】温度決定に用いられる量ｙを融合電流の関数として示したグラフ。
【図５】永久接続体の両側に「ＡＴ＆Ｔ  ＤＳＦ」ファイバを備えた２０個の変形されかつ拡散された減衰器に対する測定された減衰量のグラフ。
【図６】自動ファイバ永久接続装置の光路の概要図。
【図７】自動ファイバ永久接続装置の機械部品および電子部品の概要図。
【図８】リアルタイム融合電流制御工程の流れ図。
【符号の説明】
１、１′  光ファイバ
３３  ＴＶカメラ
３５  画像処理および解析装置
３９  保持器
４３  溶接用電極
５５  処理装置論理回路
【図１】
0003806766.tif 000006
【図２】
0003806766.tif 000007
【図３】
0003806766.tif 000008
【図４】
0003806766.tif 000009
【図５】
0003806766.tif 000010
【図６】
0003806766.tif 000011
【図７】
0003806766.tif 000012
【図８】
0003806766.tif 000013