[发明专利]一种离轴光纤旋转连接器

说明书

技术领域

本发明涉及一种离轴光纤旋转连接器。该光纤旋转连接器主要用于光纤之间光信号耦合连接的光纤通信及光电子技术领域。

背景技术

光纤旋转连接器能在相对旋转的光纤上保持光路连通,是实现动态耦合的无源光纤连接器件。光纤旋转连接器的功能，是保持从一端旋转光纤到另一端固定光纤的光信号连续传输。与传统的电滑环相比，光纤旋转连接器有以下优点：使用光进行信号传输，抗电磁干扰，传输寿命长，噪音低，与波分复用器配合使用，更可以大大提高带宽。雷达旋转天线、防空武器追踪控制系统以及需要保持两部分相互旋转器件间的光信号连续传输系统，都需要使用光纤旋转连接器。

在现在某些复杂传输过程中，有时还伴随着电信号传输或者机械传动轴，例如雷达旋转天线在中心旋转轴部分安装有滚轴、转筒等器件，以及医疗设备中旋转轴中需要同时放置光纤、波导管和弱电信号传输的情形。由于旋转轴被其他传输介质和器件所占用，所以光信号不能沿中心旋转轴传输。现在大部分的光纤旋转连接器都是在中心旋转轴上传输光信号，因此普通的光纤旋转连接器已经不能适用于上述离轴场合，我们需要一种空出中心旋转轴的离轴光纤旋转连接器来满足上述情况的应用。

对于离轴的光纤旋转连接器在国内外很少被提及。专利US5991478提出对离轴传输光纤旋转连接器的设计，但是这种设想的传输速率太低，而且插入损耗对加工精度要求高，很难在复杂的实际场合下使用。专利US6898346提出的多路信号离轴传输耦合结构，两部分分别利用少于或等于8个准直器进行信号传输，功率抖动小于25%，结构相对简单，但是对加工装配要求高，结构尺寸不能太大，插入损耗较大。专利US4753506提出了在旋转轴周围利用几个反射/透射镜构成一圈，光信号在这一圈之中通过几个反射/透射镜传到另一端，形成相互重叠的椭圆光斑，在光出射端为接收光信号安放有探测器。这种设计功率波动很小，但是插入损耗很大，依然无法满足实际需要。

由于传统的光纤旋转连接器无法使用在离轴光纤传输的场合，而现有的离轴旋转连接器在插入损耗、中空旋转轴空间方面存在问题。如果能够根据实际需要在中空旋转轴上留出足够的孔径，就可以使离轴旋转连接器满足不同中空旋转轴的要求。如果能使旋转连接器中的光耦合器件具有更小的耦合偏差和耦合偏差敏感度，就可以获得更小的插入损耗。

发明内容

本发明的目的在于克服普通光纤旋转连接器插入损耗大、传输速率低、加工精度要求高及无法离轴传输的不足，提供一种离轴光纤旋转连接器。本发明利用无源光器件把旋转连接器的光路移至法兰盘的离轴部分上，中心旋转轴位置用于其他信号传输，它可以保证光信号在两相对旋转的中空旋转体间可靠传输，允许高传输速率的光信号双向传输。

本发明离轴光纤旋转连接器的技术方案是这样实现的：

一种离轴光纤旋转连接器，包括内法兰盘、外法兰盘和光路；

A)所述内法兰盘、外法兰盘的环状盘为矩形环状空腔，两盘接触面通过轴承装配在一起，可绕共同的中心旋转轴相对旋转；

B)所述光路由红外直角棱镜、光输入输出端、光纤和多路光收发器组成；

C)所述光输入输出端由套筒、光纤接头和准直扩束透镜组成；用来将在光纤内传输的单模光信号准直扩束为大直径的平行光束，并且将射入光输入输出端内的平行光束重新耦合入光纤内。

D)所述内法兰盘、外法兰盘的环状盘面上设置有光输入输出端,外法兰盘面上设置的光输入输出端的个数比内法兰盘面上设置的光输入输出端个数多1个,并分别在360°均匀排布；内法兰盘的每个光输入输出端通过各自尾部的光纤与多路光收发器一连接，外法兰盘的每个光输入输出端各自通过尾部的光纤与多路光收发器二连接；光输入输出端的数量影响旋转连接器插入损耗的旋转波动量，数量越多则波动量越小。

E)所述内法兰盘和外法兰盘面上对应光输入输出端排布的位置留有通孔，所述准直扩束透镜分别安装于内法兰盘和外法兰盘通孔内，每个光纤接头和准直扩束透镜紧密贴合并安装于套筒内，套筒通过螺栓固定在各法兰盘上；且光纤接头和准直扩束透镜具有同一条中心光轴；采用套筒且固定于法兰盘可以有效防止离轴光纤旋转连接器旋转时光输入输出端内器件的松动。