[發(fā)明專利]多路中空光纖旋轉(zhuǎn)連接器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810361633.3
• 申請(qǐng)日: 2018-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108680997B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈大功;云奮蛟;張紅霞;劉鐵根;聶安然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/36
• 分類號(hào): G02B6/36;G02B6/32
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所
• 代理人: 李麗萍<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明公開(kāi)了一種多路中空光纖旋轉(zhuǎn)連接器，該旋轉(zhuǎn)連接器主要由輸入端板、固定套筒、接收端板、遮光筒、中空環(huán)形錐體組成。待傳輸?shù)娜M信號(hào)通過(guò)位于輸入端板不同圓周上的三個(gè)輸入通道以一定角度進(jìn)入旋轉(zhuǎn)連接器內(nèi)部并以反射的方式傳輸。當(dāng)信號(hào)反射一定次數(shù)后，從位于中空環(huán)形錐體不同圓周上的三個(gè)出射窗口出設(shè)射，然后通過(guò)位于接收端板不同圓周上的三個(gè)接收端通道，以及輸出通道后，耦合到光纖準(zhǔn)直器中，最后通過(guò)傳輸光纖將信號(hào)輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提出的多路中空光纖旋轉(zhuǎn)連接器可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)動(dòng)態(tài)、離軸、周向傳輸，有效地解決了中心軸被占用而不能傳輸信號(hào)的問(wèn)題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，穩(wěn)定性好，具有高的耦合效率，利于廣泛推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明所公開(kāi)的多路中空光纖旋轉(zhuǎn)連接器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耦合率高，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)動(dòng)態(tài)傳輸。目前，該結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)連接器主要用于空間光互連、光纖通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)連接器是實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)耐ㄐ牌骷饕糜诙叹嚯x的信號(hào)傳輸與連接。目前，旋轉(zhuǎn)連接器應(yīng)用十分廣泛，如海洋探測(cè)掃描系統(tǒng)、航天飛行器、工業(yè)機(jī)械手、石油開(kāi)采平臺(tái)、海底機(jī)器人、軍事上的戰(zhàn)艦的海底水聲系統(tǒng)、戰(zhàn)車的旋轉(zhuǎn)塔臺(tái)，航天領(lǐng)域的飛行器以及醫(yī)療設(shè)備CT掃描系統(tǒng)等。

隨著旋轉(zhuǎn)光信號(hào)傳輸器件的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，有時(shí)候在信號(hào)傳輸過(guò)程中，需要同時(shí)伴隨著氣、油和水等介質(zhì)的傳輸，如有些雷達(dá)信號(hào)傳輸過(guò)程中要伴隨高壓氣體的傳輸，所以需要單獨(dú)為這些介質(zhì)設(shè)置一個(gè)傳輸通道，并且這個(gè)傳輸通道經(jīng)常設(shè)置在傳輸器中心軸的位置，由于中心軸被占用，使得光信號(hào)不能沿著與信號(hào)傳輸器中心軸重合的光軸進(jìn)行傳輸。在這種情況下，只有多路中空旋轉(zhuǎn)連接器才可以實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)傳輸。

目前國(guó)內(nèi)外專利中提出了不同結(jié)構(gòu)的中空光纖旋轉(zhuǎn)連接器，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。

專利申請(qǐng)?zhí)枮閁S4753506的美國(guó)專利文獻(xiàn)中提出了一種輸入端、輸出端與中空部分同心的中空態(tài)光纖旋轉(zhuǎn)連接器。該結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)連接器的輸入端上均勻地分布著個(gè)8橢圓型的反射鏡，呈圓周分布。反射鏡的作用不但可以透過(guò)光束,而且可以反射光束。當(dāng)光束透過(guò)反射鏡后，繼續(xù)傳輸,直到下一個(gè)反射鏡再次實(shí)現(xiàn)透射與反射。反射光束經(jīng)反射后傳播至接收面,在接收面會(huì)形成一個(gè)圓面,經(jīng)圓面內(nèi)的接收器接收。這種結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)連接器,由于光束經(jīng)過(guò)多次反射和折射，所以最終會(huì)使得光束的損耗增大。

專利申請(qǐng)?zhí)枮閁S410998A的美國(guó)專利文獻(xiàn)中提出一種中空態(tài)光纖旋轉(zhuǎn)連接器，它的基本原理是利用倆個(gè)同軸的圓柱面反射鏡，光束通過(guò)在倆個(gè)圓柱面反射鏡之間的反射來(lái)傳播光束。該結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)連接器雖然可以實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)離軸周向傳輸，由于其輸入端子在圓柱面外側(cè)輸入光束，這就要求圓柱面反射鏡即可以透過(guò)光束也可以反射光束，對(duì)反射鏡而言要求很高，會(huì)造成光束耦合效率低。

專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210555612的中國(guó)專利中提出一種基于光子晶體的新型中空光纖旋轉(zhuǎn)連接器,該結(jié)構(gòu)光線旋轉(zhuǎn)連接器采用具有良好控光能力的光子晶體作為實(shí)現(xiàn)旁軸光信號(hào)的載體,與常規(guī)的中空光纖旋轉(zhuǎn)連接器相比,光子晶體的運(yùn)用使光纖旋轉(zhuǎn)連接器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)光信號(hào)傳輸路徑的機(jī)械結(jié)構(gòu)得到極大的簡(jiǎn)化。同時(shí)光子晶體具有極低的傳輸損耗,從而可以極大地降低光信號(hào)在傳輸過(guò)程中的損耗。

文獻(xiàn)名為“一種中空式光纖旋轉(zhuǎn)連接器”的期刊文獻(xiàn)中提出一種中空式光纖旋轉(zhuǎn)連接器，該結(jié)構(gòu)的光纖旋轉(zhuǎn)連接器主要由輸入端和輸出端組成，輸入端可相對(duì)于輸出端自由旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)信號(hào)動(dòng)態(tài)傳輸。光信號(hào)從位于輸入端上的光纖準(zhǔn)直器進(jìn)入FORJ內(nèi)部傳輸，通過(guò)紅外透鏡組匯聚轉(zhuǎn)向，使光信號(hào)耦合到位于輸出端上呈圓周分布的光纖準(zhǔn)直器中。由于該FORJ在信號(hào)傳輸過(guò)程中需要多個(gè)光纖準(zhǔn)直器原因，最終使得光信號(hào)耦合效率較低，同時(shí)該旋轉(zhuǎn)連接器沒(méi)有實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)同時(shí)傳輸。

上述文獻(xiàn)中所提出的中空光纖旋轉(zhuǎn)連接器雖然都可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，插入損耗較大，穩(wěn)定性差，不利于廣泛推廣。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種多路中空光纖旋轉(zhuǎn)連接器，可實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)的信號(hào)光束同時(shí)離軸、周向傳輸。