[发明专利]一种锥形折射的多通道光纤旋转连接器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤旋转连接器。特别是涉及一种用于信息传输和信息处理的锥形折射的多通道光纤旋转连接器。

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。

目前已有多种多通道的光纤旋转连接器实现方案，如专利EP20000993543、US8355607B2、U.S2007/0019908A1等提出利用DOVE棱镜转像原理实现光信号旋转连接，但该类方法需要复杂的行星轮机构来保证棱镜的转速为转子的一半，由于齿轮在实际中精度有限，造成光器件间存在偏差，降低了信号的耦合效率。专利WO 2010/097646 1等提出使用反射镜结构实现光信号旋转连接，但是这一类方法机械结构复杂，且转子和反射镜之间的同步转动存在延迟，造成通道的插入损耗较大。专利US 2009/0310911 A1中，提出使用芯径大小不一的塑料光纤直接耦合实现多通道的光信号传输，但旁轴通道在旋转过程中需要多次耦合，使得耦合效率低，通道的插入损耗传输损耗大。此外波分复用技术（WDM）、透镜耦合以及解旋棱镜等也已用于光纤旋转连接器中，它们也都有各自的不足。

一束平行光束沿双轴晶体光轴方向入射到双轴晶体的表面上，当入射光束经过双轴晶体后，在其后表面出射，形成空心圆环光，这一光学现象称为双轴晶体的锥形折射。锥形折射的产生需要双轴晶体的一对平行平面沿垂直于光轴方向切割，它们分别作为光的入射面和出射面。锥形折射的逆效应是当圆环光沿双轴晶体光轴入射时，经过双轴晶体后汇聚到一点。锥形折射以其独特的光学效应，有望应用于光束整形、光镊、光开关、激光扫描等方面。

目前锥形折射效应获得了一系列的应用，如专利US7456962B2中利用锥形折射的偏振特性，通过测量锥形折射后圆环上光强的光强分布实现了偏振的测量，专利US7541600中利用锥形折射效应将点光转化为环形光，通过确定环的位置，进而更准确的定位点的位置，并将这一方法应用于测量、印刷和显微等领域，专利WO2010084317A1中应用锥形折射进行激光腔内光束整形，实现高效率的激光器等，专利US2009/0168683中锥形折射被用于成像，此外在专利US1806935、US4993813中也使用锥形折射来产生圆环光，进行光学检测或成像。目前锥形折射的逆效应还没有明确的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够实现多输入通道光信号旋转耦合的锥形折射的多通道光纤旋转连接器。

本发明所采用的技术方案是：一种锥形折射的多通道光纤旋转连接器，包括有定子套筒，通过轴承设置在定子套筒内的转子，由连接在所述定子套筒的输出端的解复用器套筒、设置在解复用器套筒内的解复用器和设置在解复用器套筒输出端的输出准直器构成的解复用系统，所述的转子的输出端上设置有2—20个输入光纤准直器，在所述的定子套筒内对应所述的输入光纤准直器的光输出端设置有双轴晶体，在所述的定子套筒的输出端盖上与所述双轴晶体的光输出端相对应的嵌入有会聚透镜或透镜组，与所述的会聚透镜或透镜组的光输出侧相对应的嵌入有准直器固定套，所述的准直器固定套的中心轴向固定设置有准直器或大芯径光纤，所述的准直器或大芯径光纤的后端连接所述的解复用系统中的解复用器。

所述的述定子套筒的内侧位于所述的转子与所述的双轴晶体之间一体形成有能够通过所述的输入光纤准直器输出的光至双轴晶体的台阶孔。

所述的双轴晶体是通过双轴晶体保护套筒设置在所述的述定子套筒内，所述的双轴晶体保护套筒在与所述的输入光纤准直器所输出的光相对应处开有入射光孔，所述的双轴晶体保护套筒在与定子套筒的输出端盖上的会聚透镜或透镜组相对应处开有出射光孔。

所述的准直器固定套的外周形成有外螺纹，所述的定子套筒的输出端盖在与所述的准直器固定套相连接处形成有内螺纹，所述的准直器固定套与所述的输出端盖通过所述的外螺纹和内螺纹能够进行旋转调节的相连接。

所述的2—20个的输入光纤准直器是以转子的中心轴为中心环形的分布在所述的转子的输出端上。

所述的输入光纤准直器是由光纤和准直透镜组成，准直透镜为C-lens透镜或自聚焦透镜或球透镜系统。