[发明专利]一种双通道光纤旋转连接器

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，尤其涉及一种双通道光纤旋转连接器，特别是应用于相对旋转装置之间具有两路通道光信号的旋转耦合传输。

背景技术

光纤旋转连接器是一种利用光纤作为传输媒介，将信号在一个旋转的平台和另一静止平台之间进行传输的机构。目前，该类型的器件正在广泛应用于不同的领域中，如军事领域中扫描跟踪雷达的天线系统、炮架或坦克的炮塔等；工业方面，如海底声纳信息采集系统、油井钻探设备、机器人系统、工业过程控制等；医疗设备方面的CT扫描系统以及航天方面飞行器上的信息传输系统等。该装置需要严格的保证通道之间的对应关系，并使通道之间的串扰达到最小。

目前，国际上已经有一部分与双通道光纤旋转连接器相关的专利，它们有其各自的特点和缺点。第一类如专利文献“US PATENT 5588077 Dec.24,1996 Shane H.Woodside,et al.”所报道，它虽然实现了双通道的信号传输，但其结构带来的问题是有一路通道的部分光信号会耦合进入另一路通道中，且中间一路通道的光纤部分会影响另一路通道光信号的耦合。第二类如专利文献“US 2009/0310911 A1 Dec.17,2009Boying B.Zhang,et al.”所报道，它利用芯径大小不一的塑料光纤实现双通道的光信号传输。但其外侧通道由于需要多次耦合，且通道中间部分利用19个小芯径塑料光纤之间进行耦合，耦合效率低，在实际应用中传输损耗大。外侧通道中多根塑料光纤也需要精密的进行安装，提高了成本。第三类如专利文献“US PATENT 7724996 B2 May.25,2010Gregor Popp,et al.”所报道，它所实现的双通道信号传输，只能按其给定的传输方向进行传输，且由于其接收端均为斜入射耦合，耦合效率低，传输损耗大。

国内关于双通道光纤旋转连接器的专利有下面几类，一类专利如“The People’s Republic of China PATENT 00207539.3天津大学”所报道，它是利用对称光学结构来实现光信号传输的，但其只能按照特定的方向进行传输，且其光学结构耦合精度和机械结构加工、装配精度要求严格；第二类专利如“The People’s Republic of China PATENT 200920101680.0普林（廊坊）光电技术有限公司”所报道，它轴心处的通道是利用长光纤探入短光纤的中心梯度孔中进行耦合，当其一端进行旋转时，其长光纤部分会产生跳动，从而降低耦合效率；同时其旁轴通道利用回转体上反射面实现信号的传输时，会受到轴心通道光纤的影响，从而增加传输损耗。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种双通道光纤旋转连接器，其结构简单、插入损耗小、制作成本低，用于实现相对旋转装置之间具有两路通道光信号的旋转耦合传输。

为了解决上述技术问题，本发明双通道光纤旋转连接器予以实现的技术方案是：双通道光纤旋转连接器包含旋转轴、中心通道和旁轴通道，所述中心通道由中心入射准直器和中心接收准直器组成；所述中心入射准直器和中心接收准直器均设置在所述旋转轴上；通过中心入射准直器和中心接收准直器的对准耦合，实现中心通道光信号的旋转连续传输；所述旁轴通道由旁轴入射准直器、凸透镜、凹透镜和旁轴接收器组成；所述旁轴入射准直器相对所述旋转轴为偏心设置、且与所述旋转轴平行；所述旁轴接收器位于所述旋转轴上，所述凸透镜和凹透镜的光轴与所述旋转轴同轴；所述旁轴通道通过该凸透镜和凹透镜实现旁轴入射准直器和旁轴接收器之间的光信号耦合，实现旁轴通道的信号传输；所述中心入射准直器、旁轴入射准直器构成旋转连接器的转子或定子；所述中心接收准直器、凸透镜、凹透镜和旁轴接收器构成旋转连接器的定子或转子。

所述旁轴接收器可以是光纤准直器，也可以是大芯径光纤；所述旁轴接收器为大芯径光纤时，凹透镜位于凸透镜像方焦点的内侧，以便使旁轴入射准直器发出的平行光信号通过凸透镜和凹透镜汇聚后进入大芯径光纤；所述旁轴接收器为光纤准直器时，凸透镜的像方焦点与凹透镜的物方焦点重合，旁轴入射准直器发出的平行光信号经过凸透镜和凹透镜后出射光为近轴平行光，高效的耦合进入光纤准直器。

另外，所述凸透镜中心有一中心孔，用于固定中心接收准直器，使输入输出端准直器直接进行耦合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：