專利名稱：用于對光纖外加放電的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對光纖外加放電的裝置及方法。
背景技術(shù)：
將兩條光纖的端面彼此熔接接合時(shí)，通常利用電弧放電，通過電弧放電的高熱能使光纖的端面熔融而接合。用于進(jìn)行熔接接合的裝置通常被稱為光纖熔接裝置或接合器。上述的技術(shù)領(lǐng)域中，為了實(shí)現(xiàn)更均勻的熔融，嘗試了加熱區(qū)域的擴(kuò)大和加熱的均勻化。專利文獻(xiàn)I至3公開了相關(guān)的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)I :日本特開2003-248133號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :美國專利第7670065號說明書專利文獻(xiàn)3 日本特開2003-84166號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在一些情況下，有時(shí)不僅需要對大范圍進(jìn)行均勻地加熱，還要動態(tài)地控制被輸入熱量的部位。本發(fā)明鑒于上述情況而提出，其目的在于提供一種能夠在對電極相對于光纖的位置進(jìn)行動態(tài)控制的同時(shí)外加放電的裝置及方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)，用于通過電極向光纖外加放電的裝置具備第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)，在與上述光纖的軸向正交的第一方向上，可控地對上述電極進(jìn)行驅(qū)動；及第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)，在與上述光纖的上述軸向正交、且與上述第一方向不同的第二方向上，可控地對上述電極進(jìn)行同步驅(qū)動。根據(jù)本發(fā)明的另一形態(tài)，用于通過電極向光纖外加放電的方法包括如下步驟在與上述光纖的軸向正交的第一方向上對上述電極進(jìn)行驅(qū)動；在與上述光纖的上述軸向正交、且與上述第一方向不同的第二方向上對上述電極進(jìn)行同步驅(qū)動；向上述電極供電而產(chǎn)生放電。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠在對電極相對于光纖的位置進(jìn)行動態(tài)控制的同時(shí)進(jìn)行外加放電。


圖I是說明如何使一對電極相對于光纖進(jìn)行移動的不意圖。圖2是表示光纖熔接機(jī)中的使電極以接近或離開光纖的方式沿著該電極的軸向進(jìn)行移動的第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)的示意圖。圖3是表示光纖熔接機(jī)中的使電極沿著與光纖的軸向垂直的方向移動的第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)的示意圖。圖4是表示對因向電極供電而產(chǎn)生放電所形成的放電路徑相對于光纖的位置及朝向進(jìn)行動態(tài)控制的例子的示意圖，其中，圖4 (a)表示使一對電極沿著與光纖的軸向垂直的方向移動的過程，圖4 (b)表示使一對電極沿著該垂直方向移動并且還沿著該軸向移動的過程。圖5是表示電極相對于光纖的移動模式的動作圖，其中，圖5 (a)是使陽電極與陰電極的相對位置錯(cuò)開地進(jìn)行垂直移動的例子，圖5 (b)是使陽電極與陰電極始終在同一軸上同步地進(jìn)行垂直移動的例子，圖5 (c)是使陽電極與陰電極的相對位置錯(cuò)開地進(jìn)行垂直移動并且還以接近或離開光纖的方式進(jìn)行水平移動的例子。圖6是存在損傷、破缺、鋸齒的光纖端面的放大主視圖。圖7是表示使電極在存在損傷、破缺、鋸齒的光纖的端面上移動的同時(shí)進(jìn)行放電而對光纖端面進(jìn)行修補(bǔ)的例子的動作圖。圖8是表示利用在垂直方向及水平方向上均不可動的電極對兩條光纖的端面之間進(jìn)行熔接的例子，其中，圖8 Ca)是將電極的軸設(shè)為與光纖軸心相同的高度時(shí)的放電路徑的狀態(tài)圖，圖8 (b)是將電極的軸設(shè)成高于光纖軸心的位置時(shí)的放電路徑的狀態(tài)圖，圖8(C)是將電極的軸設(shè)為低于光纖的軸心的位置時(shí)的放電路徑的狀態(tài)圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對應(yīng)用了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。[光纖熔接機(jī)的構(gòu)造說明]參照圖I至圖3對本發(fā)明的一實(shí)施方式的光纖熔接機(jī)進(jìn)行說明。該裝置主要利用于光纖的熔接，但也可以用于對端面進(jìn)行修補(bǔ)或凈化、除去其覆蓋層或?qū)饫w進(jìn)行熱處理。本實(shí)施方式的光纖熔接機(jī)是如下的裝置，向端面Ia彼此對接配置的兩條光纖I外加通過向一對電極(陽電極2與陰電極3)供電而產(chǎn)生的放電，從而將兩條光纖I的端面Ia彼此熔接接合。作為一例，在以下的說明中，在圖I至圖3中，將左側(cè)的電極稱為陽電極2、將右側(cè)的電極稱為陰電極3，當(dāng)然這種稱呼并不是對本發(fā)明進(jìn)行限定。另外，本實(shí)施方式中，不僅能夠適用于直流放電的情況，還能夠適用于交流放電、矩形波放電或脈動電流放電的情況。在本實(shí)施方式的光纖熔接機(jī)中，如圖I所示，陽電極2與陰電極3沿著與光纖I的軸向(長度方向)Y垂直的垂直方向Z移動自如，且，上述陽電極2與陰電極3分別獨(dú)立地移動自如，而且，具備驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置沿著該電極2、3的軸向(長度方向)X驅(qū)動上述陽電極2與陰電極3，以使上述陽電極2與陰電極3接近或離開光纖I。此外，在以下的說明中，為便于說明，將陽電極2及陰電極3的軸向X改稱為水平方向。驅(qū)動裝置包括使陽電極2及陰電極3以接近或離開光纖I的方式沿著該電極2、3的軸向移動自如的圖2所示的第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)4 ;和使陽電極2及陰電極3沿著與光纖I的軸向Y正交的方向Z移動自如的圖3所示的第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5。如圖2所示，第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)4由固定基座6、相對于該固定基座6滑動自如的滑動件7及驅(qū)動滑動件7進(jìn)行滑動的滑動件驅(qū)動部8構(gòu)成?；瑒蛹?沿著圖2中的箭頭X所示的方向(與電極2、3的軸向X相同的方向)滑動自如地安裝于固定基座6。而且，用于驅(qū)動滑動件7進(jìn)行滑動的滑動件驅(qū)動部8安裝于固定基座6?；瑒蛹?qū)動部8通過將由伺服電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制的滾珠絲杠9安裝于上述滑動件7而使該滑動件7相對于上述固定基座6滑動自如。如圖3所示，第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5包括安裝成相對于上述滑動件7能夠以支點(diǎn)軸10為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動的臂部11 ;和對該臂部11進(jìn)行驅(qū)動的臂部驅(qū)動部12。臂部11例如具有大致形成L字形的臂部主體部11A、使臂部主體部IlA連接于上述支點(diǎn)軸10的連接部11B、固定陽電極2或陰電極3的固定部IlC及承受來自臂部驅(qū)動部12的驅(qū)動力的作用部11D。固定部IIC設(shè)于臂部主體部IlA的一端,作用部IID優(yōu)選設(shè)于另一端。連接部IlB設(shè)于固定部IlC與作用部IlD的大致中間位置。在固定部IlC上固定有陽電極2或陰電極3。這些電極均優(yōu)選為圓棒形狀，其前端為圓錐狀?；蛘?，取代圓棒形狀，也可以為方棒形狀、平板狀或塊狀，前端部也可以為棱錐狀或其他錐形。作用部IlD也可以設(shè)置成從臂部主體部IlA突出并向斜后方延伸。 臂部驅(qū)動部12構(gòu)成為，使作用部IlD大致進(jìn)行直線運(yùn)動。在這種結(jié)構(gòu)中，例如可以利用具備伺服電機(jī)的滾珠絲杠13。或者，也可以應(yīng)用液壓裝置或適當(dāng)?shù)倪B桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)作用部IlD沿著方向A移動時(shí)，上述臂部11以支點(diǎn)軸10為支點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，使陽電極2或陰電極3沿著方向Z大致進(jìn)行直線運(yùn)動。從作用部IlD到支點(diǎn)10的距離與從電極前端到支點(diǎn)10的距離可以大致相等，也可以為了增大或縮小運(yùn)動距離而不同?；蛘?，取代簡單的臂部，也可以采用適當(dāng)?shù)那鷻C(jī)構(gòu)或連桿機(jī)構(gòu)。也可以通過適當(dāng)?shù)倪B桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)更精確的直線運(yùn)動。當(dāng)通過臂部驅(qū)動部12使作用部IlD沿著圖3中箭頭A所示的方向進(jìn)行前進(jìn)或后退的運(yùn)動時(shí)，經(jīng)由臂部11沿著方向Z對陽電極2或陰電極3進(jìn)行驅(qū)動。方向Z與光纖I的軸向(長度方向)Y正交。在圖3中，陽電極2與陰電極3能夠在圖3的實(shí)線位置與雙點(diǎn)劃線位置之間的范圍內(nèi)移動。而且，在本實(shí)施方式的光纖熔接機(jī)中，能夠使陽電極2移動的第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5與能夠使陰電極3移動的第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5分別獨(dú)立地進(jìn)行移動。例如，可以使陽電極2與陰電極3彼此同步形成相同軌跡地進(jìn)行移動，以使陽電極2與陰電極3始終相向。而且，也可以使其中一個(gè)電極向上方移動時(shí)使另一個(gè)電極向下方移動地進(jìn)行移動，以維持使兩個(gè)電極2、3的位置錯(cuò)開的狀態(tài)。另外，在本實(shí)施方式的光纖熔接機(jī)中，具有控制第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)4及第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5的控制器(參照圖2、圖3) 18。該控制器18能夠分別獨(dú)立地驅(qū)動兩個(gè)第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)4及兩個(gè)第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5，也可以同步驅(qū)動兩個(gè)第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)4及兩個(gè)第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5。而且，控制器18也能夠同步驅(qū)動第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)4及第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5。若通過外部的電源向陽電極2與陰電極3之間外加電力，則在兩電極之間產(chǎn)生放電。在圖4 (a)及圖4 (b)中，對表示放電的路徑即放電路徑標(biāo)注標(biāo)號14進(jìn)行表示。在以上那樣構(gòu)成的光纖熔接機(jī)中，通過陽電極2及陰電極3相對于上述光纖I在垂直方向Z及水平方向X上的移動，能夠如圖4所示那樣動態(tài)地對放電路徑14相對于上述光纖I的位置及朝向進(jìn)行控制。例如，如圖4 (a)的實(shí)線所示，使其中一個(gè)第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5工作而使陽電極2向配置光纖I的光纖固定位置的下方移動，并使另一個(gè)第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5工作而使陰電極3向光纖固定位置的上方移動。當(dāng)這樣配置電極時(shí)，放電路徑14成為圖4 (a)的實(shí)線所示那樣以沿著光纖I的右側(cè)周面的方式與該光纖I的端面Ia相接觸。在該狀態(tài)下，熱量輸入集中于右側(cè)周面。另一方面，如圖4 (a)的雙點(diǎn)劃線所示，使其中一個(gè)第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5工作而使陽電極2向配置光纖I的光纖固定位置的上方移動，并使另一個(gè)第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5工作而使陰電極3向光纖固定位置的下方移動。當(dāng)這樣配置電極時(shí)，放電路14成為圖4 (a)的雙點(diǎn)劃線所示那樣以沿著光纖I的左側(cè)周面的方式與該光纖I的端面Ia相接觸。在該狀態(tài)下，熱量輸入集中于左側(cè)周面。若維持放電并使第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5工作，則從圖4 Ca)的實(shí)線的狀態(tài)向雙點(diǎn)劃線的狀態(tài)連續(xù)轉(zhuǎn)變。于是，能夠使熱量輸入部位從右側(cè)周面向下側(cè)周面、接著再向左側(cè)周面地連續(xù)轉(zhuǎn)變。
使第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)繼續(xù)工作，還能夠設(shè)成圖4 (b)的實(shí)線的狀態(tài)。于是，若維持放電并使第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5工作，則從圖4 (b)的實(shí)線的狀態(tài)向雙點(diǎn)劃線的狀態(tài)連續(xù)轉(zhuǎn)變。于是，能夠使熱量輸入部位從左側(cè)周面向上側(cè)周面、接著再向右側(cè)周面地連續(xù)轉(zhuǎn)變。在上述的過程中，也可以以如下方式進(jìn)行控制與第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5同步地使第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)工作，使陽電極2與陰電極3的一方或雙方沿方向X移動，使電極間距離保持恒定。恒定的電極間距離促進(jìn)了放電的穩(wěn)定化，有利于使熱量輸入量保持恒定?；蛘?，也可以動態(tài)地控制電極間距離。這關(guān)系到通過熱量輸入部位使熱量輸入量發(fā)生變化。S卩，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠沿著光纖的圓周方向進(jìn)行熱量輸入。能夠提高光纖的熔融的軸對稱性，從而能夠控制接合部的傳輸損失。另外，由于能夠通過熱量輸入部位使熱量輸入量發(fā)生變化，因此能夠?qū)μ囟ú课贿M(jìn)行重點(diǎn)加熱。這在例如對具有各向異性的光纖進(jìn)行熔接的情況或進(jìn)行特殊熱處理的情況下是有利的。僅通過擴(kuò)大加熱區(qū)域或均勻加熱，則無法獲得上述效果。在上述的過程中，光纖I可以停留在被固定的位置。因此能夠精密地進(jìn)行光纖I的定位。另外，在本實(shí)施方式的光纖熔接機(jī)中，構(gòu)成為，使兩個(gè)第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5、5及第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)4、4分別獨(dú)立地進(jìn)行移動，因此，能夠以圖5的各圖所示的形態(tài)使陽電極2與陰電極3進(jìn)行移動。在圖5 Ca)中，使陽電極2與陰電極3的相對位置(高度位置)錯(cuò)開地沿著垂直方向Z進(jìn)行往復(fù)移動。在圖5 (b)中，將陽電極2與陰電極3 —同設(shè)于同一軸上而始終保持該相向配置狀態(tài)并同步地沿著垂直方向Z進(jìn)行往復(fù)移動。在圖5 (c)中，使陽電極2與陰電極3的相對位置(高度位置)錯(cuò)開地沿著垂直方向Z進(jìn)行往復(fù)移動，并且，還使陽電極2與陰電極3接近或離開光纖I地進(jìn)行水平移動。上述圖5 Ca) (c)的電極移動模式可根據(jù)熔接接合的光纖I的直徑進(jìn)行適當(dāng)選擇。若光纖I的直徑較小，僅通過圖5 (b)所示的電極移動模式就能夠充分地對光纖I的端面Ia整體進(jìn)行加熱。若光纖I的直徑較大，當(dāng)判斷為僅通過圖5 (b)所示的電極移動模式無法充分加熱時(shí)，采用圖5 (a)或圖5 (C)所示的電極移動模式。[光纖熔接接合方法的說明]接著，對使用了上述結(jié)構(gòu)的光纖熔接機(jī)的光纖熔接接合方法進(jìn)行說明。首先，在將兩條光纖I的端面Ia彼此熔接接合之前，在如圖6所示那樣在光纖I的端面Ia上存在損傷15、破缺16或鋸齒17的情況下，對這些部位外加放電進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)作業(yè)如下所示，如圖7所示，利用控制器18使兩個(gè)第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5、5及第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)4、4分別獨(dú)立地工作，使陽電極2與陰電極3的相對位置(高度位置及水平相向距離)錯(cuò)開地沿著垂直方向Z及水平方向X進(jìn)行移動，由此使放電路徑14移動到存在損傷15、破缺16或鋸齒17的部位而進(jìn)行放電。根據(jù)這些損傷15等的大小、位置，可根據(jù)需要僅使第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5與第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)4的任一方工作。當(dāng)向光纖I的端面Ia外加放電時(shí)，該部位熔化，可損傷15、破缺16或鋸齒17。接著，將兩條光纖I的端面Ia彼此對接。然后，向陽電極2與陰電極3供電而產(chǎn)生放電，以對上述光纖I的端面Ia彼此對接的部位外加放電。在該放電過程中，使第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5工作而使陽電極2與陰電極3以圖5 (a)或圖5 (b)的垂直移動模式進(jìn)行移動，使放電路徑14相對于光纖I的位置及朝向(傾斜度)可變地將兩條光纖I的端面Ia彼此熔接接合。 放電路徑14相對于光纖I的位置及朝向不是與端面Ia的整個(gè)面均勻接觸的情況下，除了使第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)5工作，還使第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)4工作。由此，通過圖5 (c)的垂直移動模式及水平移動模式的電極移動，能夠?qū)饫wI的整個(gè)端面Ia外加放電。相對于此，如圖8所示，在陽電極2及陰電極3以始終相向配置于同一軸上的狀態(tài)且在垂直方向Z上不移動的情況下，對于直徑較大的光纖I，無法對整個(gè)端面Ia外加放電路徑14。當(dāng)兩個(gè)電極2、3的軸與光纖I的中心處于相同位置時(shí)，放電路14如圖8 (a)所示那樣通過光纖I的上方或下方。當(dāng)兩個(gè)電極2、3的軸高于光纖I的中心時(shí)，放電路14如圖8 (b)所示那樣不與光纖I的下側(cè)接觸。當(dāng)兩個(gè)電極2、3的軸低于光纖I的中心時(shí)，放電路14如圖8 (c)所示那樣不與光纖I的上側(cè)接觸。另外，在上述圖8 (a) (c)的任一情況下，光纖I的距電極最近的部位不與放電路徑14接觸，加熱量變低。相對于此，在本發(fā)明中，能夠使放電路徑14與光纖I的整個(gè)端面Ia均勻地接觸。[本實(shí)施方式的效果]根據(jù)本實(shí)施方式，光纖熔接機(jī)具備驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置使陽電極2及陰電極3分別獨(dú)立地在與光纖I的軸向垂直的方向上移動自如，并且，該光纖熔接機(jī)能夠改變使上述陽電極2及陰電極3移動而產(chǎn)生的放電路徑14相對于光纖I的位置及朝向。即使對于直徑較大的光纖1，也能夠在光纖的整個(gè)端面Ia上擴(kuò)大放電路徑14的加熱范圍而將兩條光纖I彼此熔接接合。由此，能夠減小被連接的光纖I的連接損失(傳輸損失)。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，驅(qū)動機(jī)構(gòu)使陽電極2及陰電極3以接近或離開光纖I的方式而沿著該電極的軸向移動自如，因此，能夠進(jìn)一步改變放電路徑14相對于光纖I的位置及朝向，能夠進(jìn)一步地使放電路徑14與光纖I的整個(gè)端面Ia相接觸。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的光纖熔接機(jī)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)在放電過程中使陽電極2及陰電極3移動自如，因此，解決了在不移動電極而維持固定狀態(tài)進(jìn)行放電時(shí)放電路徑I接觸不到光纖I的靠近電極的部位的問題，能夠充分地確保該靠近距電極的部位的加熱量。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，驅(qū)動電極時(shí)不需要復(fù)雜的構(gòu)造。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，在將兩條光纖I的端面Ia彼此熔接接合之前，當(dāng)使電極2、3移動并放電時(shí)，能夠?qū)饫wI的端面Ia的存在損傷15、破缺16或鋸齒17的部分進(jìn)行修補(bǔ)。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明提供能夠用于對光纖進(jìn)行熔接或基于其他目的對光纖進(jìn)行加熱的裝置及方法。
權(quán)利要求
1.一種用于通過電極向光纖外加放電的裝置，其特征在于，具備 第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)，在與所述光纖的軸向正交的第一方向上，可控地對所述電極進(jìn)行驅(qū)動；及 第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)，在與所述光纖的所述軸向正交、且與所述第一方向不同的第二方向上，可控地對所述電極進(jìn)行同步驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中， 還具備對所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)及所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行同步控制的控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中， 所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)具備支點(diǎn)和繞所述支點(diǎn)轉(zhuǎn)動的臂部。
4.一種用于通過電極對光纖外加放電的方法，其特征在于，包括如下步驟 在與所述光纖的軸向正交的第一方向上對所述電極進(jìn)行驅(qū)動； 在與所述光纖的所述軸向正交、且與所述第一方向不同的第二方向上對所述電極進(jìn)行同步驅(qū)動； 向所述電極供電而產(chǎn)生放電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中， 使所述電極進(jìn)行移動，以對所述光纖的包括損傷或破缺的部分外加所述放電，由此對所述光纖進(jìn)行修補(bǔ)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種裝置，用于通過電極對光纖外加放電，具備第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)，在與所述光纖的軸向正交的第一方向上可控地對所述電極進(jìn)行驅(qū)動；及第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)，在與所述光纖的所述軸向正交且與所述第一方向不同的第二方向上可控地對所述電極進(jìn)行同步驅(qū)動。
文檔編號G02B6/255GK102959443SQ20118003172
公開日2013年3月6日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者吉田和行, 佐佐木一美, 川西紀(jì)行 申請人:株式會社藤倉