[發(fā)明專利]一種雙通道光纖旋轉(zhuǎn)連接器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210404785.X
• 申請(qǐng)日: 2012-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN102914823A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈大功;許強(qiáng);張紅霞;劉鐵根;張以謨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/32
• 分類號(hào): G02B6/32;G02B6/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙通道光纖旋轉(zhuǎn)連接器，特別是應(yīng)用于相對(duì)旋轉(zhuǎn)裝置之間具有兩路通道光信號(hào)的旋轉(zhuǎn)耦合傳輸。

背景技術(shù)

光纖旋轉(zhuǎn)連接器是一種利用光纖作為傳輸媒介，將信號(hào)在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的平臺(tái)和另一靜止平臺(tái)之間進(jìn)行傳輸?shù)臋C(jī)構(gòu)。目前，該類型的器件正在廣泛應(yīng)用于不同的領(lǐng)域中，如軍事領(lǐng)域中掃描跟蹤雷達(dá)的天線系統(tǒng)、炮架或坦克的炮塔等；工業(yè)方面，如海底聲納信息采集系統(tǒng)、油井鉆探設(shè)備、機(jī)器人系統(tǒng)、工業(yè)過程控制等；醫(yī)療設(shè)備方面的CT掃描系統(tǒng)以及航天方面飛行器上的信息傳輸系統(tǒng)等。該裝置需要嚴(yán)格的保證通道之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并使通道之間的串?dāng)_達(dá)到最小。

目前，國際上已經(jīng)有一部分與雙通道光纖旋轉(zhuǎn)連接器相關(guān)的專利，它們有其各自的特點(diǎn)和缺點(diǎn)。第一類如專利文獻(xiàn)“US?PATENT?5588077?Dec.24,1996?Shane?H.Woodside,et?al.”所報(bào)道，它雖然實(shí)現(xiàn)了雙通道的信號(hào)傳輸，但其結(jié)構(gòu)帶來的問題是有一路通道的部分光信號(hào)會(huì)耦合進(jìn)入另一路通道中，且中間一路通道的光纖部分會(huì)影響另一路通道光信號(hào)的耦合。第二類如專利文獻(xiàn)“US?2009/0310911?A1?Dec.17,2009Boying?B.Zhang,et?al.”所報(bào)道，它利用芯徑大小不一的塑料光纖實(shí)現(xiàn)雙通道的光信號(hào)傳輸。但其外側(cè)通道由于需要多次耦合，且通道中間部分利用19個(gè)小芯徑塑料光纖之間進(jìn)行耦合，耦合效率低，在實(shí)際應(yīng)用中傳輸損耗大。外側(cè)通道中多根塑料光纖也需要精密的進(jìn)行安裝，提高了成本。第三類如專利文獻(xiàn)“US?PATENT?7724996?B2?May.25,2010Gregor?Popp,et?al.”所報(bào)道，它所實(shí)現(xiàn)的雙通道信號(hào)傳輸，只能按其給定的傳輸方向進(jìn)行傳輸，且由于其接收端均為斜入射耦合，耦合效率低，傳輸損耗大。

國內(nèi)關(guān)于雙通道光纖旋轉(zhuǎn)連接器的專利有下面幾類，一類專利如“The?People’s?Republic?of?China?PATENT?00207539.3天津大學(xué)”所報(bào)道，它是利用對(duì)稱光學(xué)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)光信號(hào)傳輸?shù)模渲荒馨凑仗囟ǖ姆较蜻M(jìn)行傳輸，且其光學(xué)結(jié)構(gòu)耦合精度和機(jī)械結(jié)構(gòu)加工、裝配精度要求嚴(yán)格；第二類專利如“The?People’s?Republic?of?China?PATENT?200920101680.0普林（廊坊）光電技術(shù)有限公司”所報(bào)道，它軸心處的通道是利用長(zhǎng)光纖探入短光纖的中心梯度孔中進(jìn)行耦合，當(dāng)其一端進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，其長(zhǎng)光纖部分會(huì)產(chǎn)生跳動(dòng)，從而降低耦合效率；同時(shí)其旁軸通道利用回轉(zhuǎn)體上反射面實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸時(shí)，會(huì)受到軸心通道光纖的影響，從而增加傳輸損耗。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種雙通道光纖旋轉(zhuǎn)連接器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、插入損耗小、制作成本低，用于實(shí)現(xiàn)相對(duì)旋轉(zhuǎn)裝置之間具有兩路通道光信號(hào)的旋轉(zhuǎn)耦合傳輸。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明雙通道光纖旋轉(zhuǎn)連接器予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是：雙通道光纖旋轉(zhuǎn)連接器包含旋轉(zhuǎn)軸、中心通道和旁軸通道，所述中心通道由中心入射準(zhǔn)直器和中心接收準(zhǔn)直器組成；所述中心入射準(zhǔn)直器和中心接收準(zhǔn)直器均設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)軸上；通過中心入射準(zhǔn)直器和中心接收準(zhǔn)直器的對(duì)準(zhǔn)耦合，實(shí)現(xiàn)中心通道光信號(hào)的旋轉(zhuǎn)連續(xù)傳輸；所述旁軸通道由旁軸入射準(zhǔn)直器、凸透鏡、凹透鏡和旁軸接收器組成；所述旁軸入射準(zhǔn)直器相對(duì)所述旋轉(zhuǎn)軸為偏心設(shè)置、且與所述旋轉(zhuǎn)軸平行；所述旁軸接收器位于所述旋轉(zhuǎn)軸上，所述凸透鏡和凹透鏡的光軸與所述旋轉(zhuǎn)軸同軸；所述旁軸通道通過該凸透鏡和凹透鏡實(shí)現(xiàn)旁軸入射準(zhǔn)直器和旁軸接收器之間的光信號(hào)耦合，實(shí)現(xiàn)旁軸通道的信號(hào)傳輸；所述中心入射準(zhǔn)直器、旁軸入射準(zhǔn)直器構(gòu)成旋轉(zhuǎn)連接器的轉(zhuǎn)子或定子；所述中心接收準(zhǔn)直器、凸透鏡、凹透鏡和旁軸接收器構(gòu)成旋轉(zhuǎn)連接器的定子或轉(zhuǎn)子。

所述旁軸接收器可以是光纖準(zhǔn)直器，也可以是大芯徑光纖；所述旁軸接收器為大芯徑光纖時(shí)，凹透鏡位于凸透鏡像方焦點(diǎn)的內(nèi)側(cè)，以便使旁軸入射準(zhǔn)直器發(fā)出的平行光信號(hào)通過凸透鏡和凹透鏡匯聚后進(jìn)入大芯徑光纖；所述旁軸接收器為光纖準(zhǔn)直器時(shí)，凸透鏡的像方焦點(diǎn)與凹透鏡的物方焦點(diǎn)重合，旁軸入射準(zhǔn)直器發(fā)出的平行光信號(hào)經(jīng)過凸透鏡和凹透鏡后出射光為近軸平行光，高效的耦合進(jìn)入光纖準(zhǔn)直器。

另外，所述凸透鏡中心有一中心孔，用于固定中心接收準(zhǔn)直器，使輸入輸出端準(zhǔn)直器直接進(jìn)行耦合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：