[发明专利]新型双路光纤旋转连接器

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，尤其涉及大容量、高速信号传输领域，主要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的场合。 

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。该装置需要严格地保证通道之间的对应关系和通道之间的串扰达到最小，并降低信道中信号传输损耗。 

目前，国际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。专利号US4519670，专利名称是《Light-rotation coupling for a plurality ofchannels》（多通道光旋转耦合器）的美国专利文献中报道了一种利用菲涅尔透镜将不同通道入射光汇聚到不同焦点处，由对应通道接收器接收，在信号传输过程中，不同通道中的光束在光轴上易相互干扰，会造成通道间的隔离度降低。专利号US5588077，专利名称是《In-line,two-pass,fiber optic rotary joint》（同轴双通道光纤旋转连接器）的美国专利文献中报道了一种利用自聚焦透镜实现了一种双通道的信号传输，但其两路光信号由于同时在自聚焦透镜中传输，有一路通道的部分光信号会耦合进入另一路通道中，而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，使得通道间的隔离度降低。专利号US20090310911，专利名称为《TWO-CHANNEL PLASTIC OPTICAL FIBER(POF)ROTARYJOINT》（双通道塑料光纤旋转连接器）的美国专利文献中报道了一种利用芯径大小不一的塑料光纤实现双通道的光信号传输，其旁轴通道通过19个小芯径塑料光纤圆周排布在中心通道大芯径光纤的周围，在旋转过程当中需要进行多次耦合，使得其耦合效率低，通道损耗旋转变化量大。专利号US6301405，专利名称为《Multi-channel fiber-optic rotaryjoint》（多通道光纤旋转连接器）的美国专利文献中报道了一种利用Dove棱镜实现的多通道信号传输，由于需要复杂的齿轮结构来保证DOVE棱镜的旋转速率为转子速率的一半。在实际制造过程中行星轮机构加工精度有限，使得单个传输信道信号耦合损耗增大，旋转变化量波动较大。 

国内关于双通道光纤旋转连接器的有下面几类。专利号为00207539.3，公告日为2001年6月27日的中国实用新型专利，公开了一种《对称光学结构的双光信道旋转连接装置》，是利用对称光学结构来实现双路光信号的传输，其输出接收器为光纤准直器，由于光纤接收器对输入光角度的高度敏感性，很难使入射光高效的耦合进入准直器，使得通道的耦合效率低，损耗大。在文献《新型棱镜型双通道光纤旋转连接器的设计》（光学精密工程，16卷，10期，1836-1840页）中提到一种利用双柱面解旋转棱镜来实现双通道光纤旋转连接器的传输，它也需要复杂的齿轮结构来保证双柱面解旋转棱镜旋转速率为转子速率的一半。实际制造起来并不容易，增加了器件的生产和调试成本，不利于器件产业化整个器件。专利号为200920101680.0，公告日为2009年12月30日的中国实用新型专利公开了一种《一种双通道光纤旋转接头》，包括同轴线的转子、定子、第一光学通道和第二光学通道，所述第一光学通道由两个分别位于转子和定子中的回转体组成，每个回转体都分别设有沿轴向的中心阶梯孔，并在其内分别设置光纤或微型光纤准直器；所述第二光学通道由两个独立设置的光纤准直器构成，光纤准直器置于定位筒内，定位筒置于偏心孔内，偏心孔位于回转体内，偏心孔中心线与中心阶梯孔的中心线平行，在定位筒末端的斜面上设置反射面，在定子和转子的回转体斜面上分别设置与轴线倾斜的第二光学反射面，两反射面或两第二光学反射面分别比邻相对。存在的问题是，旁轴通道光信号当经过回转体上反射面时，会受到中心通道的影响，增加传输损耗；而且中心通道是通过微透镜的直接耦合，在使用过程中会产生径向跳动，影响中心通道的耦合效率。 

发明内容

针对上述专利中存在的问题，本发明提供一种新型双路光纤旋转连接器，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。