CN101344617A - 一种光纤准直部件和转接型单芯光纤旋转连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤准直部件和转接型单芯光纤旋转连接器，在第一、第二连接体光纤传输通道的相对端分别同轴固装有光纤准直部件，光纤准直部件包括自聚焦透镜、法兰盘和光纤插针组件，光纤插针组件由柱形的插针和固置于插针中心孔内、两端面与插针相应端面平齐的光纤，光纤插针组件的两端面为研磨端面；光纤插针组件固定悬设于法兰盘中心通孔的一端，自聚焦透镜固装于法兰盘中心通孔的另一端，自聚焦透镜为回转体，自聚焦透镜的焦点与光纤插针组件固定端的光纤端面重合；两光纤准直部件的自聚焦透镜以一设定的间距相对布置，在每一光纤插针组件悬空部分的外围套设有光纤对接套管，光纤插针组件的外侧一端位于光纤对接套管的中部。

Description

一种光纤准直部件和转接型单芯光纤旋转连接器

技术领域

本发明涉及一种光纤准直部件和一种光纤旋转连接器。

背景技术

在许多以光纤为媒介的信息传输系统中，常常需要在系统的某个中间环节设置旋转耦合连接器，比如在雷达天线与它的车载信号处理系统之间、海底机器人与控制船之间、工业上应用的机械手与主控台之间通常都会用到光纤旋转连接器。光纤旋转连接器主要由转动装配在一起的静止端组件和转动端组件构成，两组件内分别安装有同轴设置的光纤接续部件，以连通两侧的光纤形成连续的光通路，使用时，两组件分别固定连接于连接器相应侧的外设装置上，外设装置中的光信号通过在连接器静止端组件和转动端组件间的光耦合完成光信号的传输。

现有光纤旋转连接器的结构形式和光耦合方式各不相同，其中，单芯光纤旋转连接器目前采用的是直接耦合的物理接触方式，是把静止端组件中光纤的端面和转动端组件中光纤的端面直接进行对接，由于其对准精度完全由精密的机械结构来保证，旋转时光纤的径向跳动将会减少进入接收光纤中的光信号，这种直接耦合方式没有任何辅助耦合或补偿损失的器件，所以插入损耗比较大，耦合效率较低；另外，直接型传光也必须在端面紧密接触的条件下才可以得到较低的插入损耗，而光纤旋转连接器转动端和静止端的相对旋转很容易造成光纤端面的磨损，在使用一定时间后，光纤端面的损耗就会破坏其紧密接触状态，进一步加剧插入损耗。

光纤准直器是一种将细微光束转换为准直光束或将准直光束转换为细微光束的装置，目前大多光纤准直器是由套管和完全置于套管内的、并粘接在一起的光纤插针和自聚焦透镜构成，光纤插针和自聚焦透镜的接合面是一倾斜面，这种光纤准直器在360°旋转的情况下不能够均匀地传输光信号，所以不能应用于光纤旋转连接器。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种可用于光纤旋转连接器的、具有高耦合效率的光纤准直部件。

本发明的第二个目的是提供一种非物理接触的转接型单芯光纤旋转连接器，连接器中两侧光纤的端面不直接接触就能够完成光耦合。

为实现上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：一种光纤准直部件，包括自聚焦透镜，还包括法兰盘和光纤插针组件，光纤插针组件包括柱形的插针和固置于插针中心孔内、两端面与插针相应端面平齐的光纤，光纤插针组件的两端面为研磨端面；光纤插针组件固定悬设于法兰盘中心通孔的一端，自聚焦透镜为回转体、固装于法兰盘中心通孔的另一端，自聚焦透镜的焦点与光纤插针组件固定端的光纤端面重合。

所述自聚焦透镜呈柱状、固定悬设于法兰盘中心通孔的另一端。

所述自聚焦透镜通过一穿套在透镜外的护套固定悬设于法兰盘中心通孔内，自聚焦透镜于法兰盘中心通孔内的一端突出于护套端面，自聚焦透镜的悬空端与护套端面平齐。

所述自聚焦透镜呈球形、固装于法兰盘中心通孔另一端的孔内。

为实现上述第二个目的，本发明采用如下技术方案：转接型单芯光纤旋转连接器，包括转动装配在一起的第一连接体和第二连接体，第一、第二连接体内具有同轴设置、并连通的光纤传输通道，第一、第二连接体在各自光纤传输通道的外侧一端设有外设接口，在第一、第二连接体光纤传输通道的相对端分别同轴固装有光纤准直部件，该光纤准直部件包括自聚焦透镜、法兰盘和光纤插针组件，光纤插针组件包括柱形的插针和固置于插针中心孔内、两端面与插针相应端面平齐的光纤，光纤插针组件的两端面为研磨端面；光纤插针组件固定悬设于法兰盘中心通孔的一端，自聚焦透镜为回转体、固装于法兰盘中心通孔的另一端，自聚焦透镜的焦点与光纤插针组件固定端的光纤端面重合；两光纤准直部件的自聚焦透镜以一设定的间距相对布置，在每一光纤插针组件悬空部分的外围套设有光纤对接套管，光纤插针组件的外侧一端位于光纤对接套管的中部。

所述自聚焦透镜呈球形、固装于法兰盘中心通孔另一端的孔内。

所述自聚焦透镜呈柱状、固定悬设于法兰盘中心通孔的另一端。

所述自聚焦透镜通过一穿套在透镜外的护套固定悬设于法兰盘中心通孔内，自聚焦透镜于法兰盘中心通孔内的一端突出于护套端面，自聚焦透镜的悬空端与护套端面平齐。

所述光纤对接套管为陶瓷套管，在光纤对接套与对应连接体光纤输出通道的内壁之间具有定位轴套。

所述的两个外设接口均为FC型标准接口或均为ST型标准接口或一个是FC型标准接口、另一个是ST型标准接口。

本发明的光纤准直部件中，由于自聚焦透镜为回转体，其焦点与光纤插针组件固定端的光纤端面重合，所以该光纤准直部件在360°旋转的情况下能够均匀地传输光信号，因而能够应用于光纤旋转连接器中；该光纤准直部件中，中心预置有光纤的光纤插针组件的端面为研磨面，使用时与光纤插头插针直接对接即可进行光信号的传输，安装非常简便、快捷；另外，该部件中没有尾纤存在，便于包装和保管。

本发明的转接型单芯光纤旋转连接器采用上述光纤准直部件成对安装，两个自聚焦透镜之间具有一定的间距，其中一个可以随转动的连接体同步旋转；本发明利用自聚焦透镜会聚和扩束光线的工作原理实现光纤非物理接触传输光信号。在使用时，连接器两侧的外设装置对应连接在连接器相应的外设接口上，外设装置的光纤连接插头插入对应的光纤对接套管内，与该套管内的光纤准直部件上的光纤插针组件对接，从而接通光路；光发射外设装置发出的细微光束首先通过该端光纤插针组件进入自聚焦透镜，被扩束成大直径的准直光束后，在准直光束平行地进入另一端自聚焦透镜后，又被会聚成细微光束从另一端的光纤插针组件里输出，最后传至光接收外设装置。本发明的光纤旋转连接器与光纤端面物理接触直接耦合的光纤旋转连接器相比，在同样的光纤径向跳动或错位下，损失的光能比直接耦合方式少，具有一定的抗干扰能力，而且两个准直部件之间的轴向间隙对耦合效率的影响也很小，对加工和安装的要求有所降低，在一定程度上提高了生产效率，降低了成本。

本发明连接器的两端采用标准接口，用户可以根据实际情况选择适合的接口方式，使用灵活方便，操作简单；本发明的光信号可以实现双向传输。

附图说明

图1是本发明光纤准直部件第一种结构的示意图；

图2是本发明光纤准直部件第二种结构的示意图；

图3是本发明转接型单芯光纤旋转连接器的结构示意图。

具体实施方式出

图1所示的一种光纤准直部件，包括自聚焦透镜1、法兰盘2和光纤插针组件，光纤插针组件由柱形的陶瓷插针3和固置于插针中心孔内、两端面与插针相应端面平齐的光纤4构成，光纤插针组件的两端面为研磨端面；光纤插针组件固定悬设于法兰盘中心通孔的一端，呈柱状回转体的自聚焦透镜1通过一穿套在透镜外的护套10固定悬设于法兰盘中心通孔的另一端，自聚焦透镜1于法兰盘中心通孔内的一端突出于护套10的端面，自聚焦透镜1的悬空端与护套端面平齐；自聚焦透镜1的焦点与光纤插针组件固定端的光纤端面重合。上述光纤准直部件在生产安装时，先在陶瓷插针3内孔装上光纤4，两端研磨后再和法兰盘2装配在一起，然后调整自聚焦透镜1与陶瓷插针3的位置，最后用胶固定。实施时，上述的护套10可以采用金属护套也可以采用玻璃护套；即使不加护套，而将裸的自聚焦透镜直接固装于法兰盘内，也能够达到同样的光传输效果。

图2所示的光纤准直部件，其与图1所示结构的不同点在于，所述自聚焦透镜1呈球形、直接固装于法兰盘中心通孔另一端的孔内。

图3所示的转接型单芯光纤旋转连接器，包括通过轴承9转动装配在一起的第一连接体8和第二连接体12，第一、第二连接体内具有同轴设置、并连通的光纤传输通道，第一、第二连接体在各自光纤传输通道的外侧一端设有外设接口5、13，在第一、第二连接体光纤传输通道的相对端分别同轴固装有光纤准直部件，该光纤准直部件采用上述图1所示的结构，两光纤准直部件的自聚焦透镜1以一设定的间距相对布置；每一光纤插针组件在其悬空部分的外围套设有光纤对接套管6，光纤插针组件3的外侧一端位于光纤对接套管6的中部。上述光纤对接套管6为陶瓷套管，在光纤对接套管6与对应连接体光纤输出通道的内壁之间还设有定位轴套7。当然光纤对接套管6还可以采用其他材料制成。

在第二连接体12外围安装有用于限定轴承外圈的固定盘11，固定盘11通过螺钉安装在第一连接体8的法兰端上，在固定盘11和第一连接体8的接合面间设有密封圈14，确保接合界面的圆周密封，第二连接体12在固定盘11的中心孔内能够灵活转动。

上述的两个外设接口5和13均采用标准接口形式，例如均采用FC型标准接口或者均采用ST型标准接口或者一个采用FC型标准接口、另一个采用ST型标准接口，或者采用其他形式的标准接口，这样用户可以根据实际情况选择适合的接口方式，使用灵活方便，操作简单。为了便于在运输和保存的过程中不污染和损伤外设接口，在外设接口的外围可以安装上用于防尘、防污的保护帽，在现场安装使用时再将保护帽从光纤旋转连接器上拆掉，图3中未示出保护帽。

图3中的光纤准直部件还可以采用图2所示的结构，此时只要将光纤准直部件与两个连接体连接的安装结构做相应的改动即可，同样能够在光纤旋转连接器中实现非物理端面接触的光信号传输。

转接型单芯光纤旋转连接器中光信号的传输过程为双向传输，其单向的传输过程如下：光信号从图3左端输入，通过陶瓷插针中的光纤进入左端自聚焦透镜，被扩束后的光线被准直到右端自聚焦透镜中，然后被耦合到右端陶瓷插针的光纤中，最后从连接器右端输出。

Claims (10)

1.一种光纤准直部件，包括自聚焦透镜，其特征在于：还包括法兰盘和光纤插针组件，光纤插针组件包括柱形的插针和固置于插针中心孔内、两端面与插针相应端面平齐的光纤，光纤插针组件的两端面为研磨端面；光纤插针组件固定悬设于法兰盘中心通孔的一端，自聚焦透镜为回转体、固装于法兰盘中心通孔的另一端，自聚焦透镜的焦点与光纤插针组件固定端的光纤端面重合。

2.根据权利要求1所述的光纤准直部件，其特征在于：所述自聚焦透镜呈柱状、固定悬设于法兰盘中心通孔的另一端。

3.根据权利要求2所述的光纤准直部件，其特征在于：所述自聚焦透镜通过一穿套在透镜外的护套固定悬设于法兰盘中心通孔内，自聚焦透镜于法兰盘中心通孔内的一端突出于护套端面，自聚焦透镜的悬空端与护套端面平齐。

4.根据权利要求1所述的光纤准直部件，其特征在于：所述自聚焦透镜呈球形、固装于法兰盘中心通孔另一端的孔内。

5.转接型单芯光纤旋转连接器，包括转动装配在一起的第一连接体和第二连接体，第一、第二连接体内具有同轴设置、并连通的光纤传输通道，第一、第二连接体在各自光纤传输通道的外侧一端设有外设接口，其特征在于：在第一、第二连接体光纤传输通道的相对端分别同轴固装有光纤准直部件，该光纤准直部件包括自聚焦透镜、法兰盘和光纤插针组件，光纤插针组件包括柱形的插针和固置于插针中心孔内、两端面与插针相应端面平齐的光纤，光纤插针组件的两端面为研磨端面；光纤插针组件固定悬设于法兰盘中心通孔的一端，自聚焦透镜为回转体、固装于法兰盘中心通孔的另一端，自聚焦透镜的焦点与光纤插针组件固定端的光纤端面重合；两光纤准直部件的自聚焦透镜以一设定的间距相对布置，在每一光纤插针组件悬空部分的外围套设有光纤对接套管，光纤插针组件的外侧一端位于光纤对接套管的中部。

6.根据权利要求5所述的转接型单芯光纤旋转连接器，其特征在于：所述自聚焦透镜呈球形、固装于法兰盘中心通孔另一端的孔内。

7.根据权利要求5所述的转接型单芯光纤旋转连接器，其特征在于：所述自聚焦透镜呈柱状、固定悬设于法兰盘中心通孔的另一端。

8.根据权利要求7所述的转接型单芯光纤旋转连接器，其特征在于：所述自聚焦透镜通过一穿套在透镜外的护套固定悬设于法兰盘中心通孔内，自聚焦透镜于法兰盘中心通孔内的一端突出于护套端面，自聚焦透镜的悬空端与护套端面平齐。

9.根据权利要求5-8中任一权利要求所述的转接型单芯光纤旋转连接器，其特征在于：所述光纤对接套管为陶瓷套管，在光纤对接套与对应连接体光纤输出通道的内壁之间具有定位轴套。

10.根据权利要求5-8中任一权利要求所述的转接型单芯光纤旋转连接器，其特征在于：所述的两个外设接口均为FC型标准接口或均为ST型标准接口或一个是FC型标准接口、另一个是ST型标准接口。

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