CN102208950A - 一种发送和接收旋转光信号的数据传输系统 - Google Patents
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Abstract
一种发送和接收旋转光信号的数据传输系统，该系统采用无线激光通信技术，实现将旋转体上的数据高速可靠地传输到固定体上，适用于工业CT机和医用CT机的检测系统中。该系统包括设置在固定体上的裸光纤束环、光准直镜、光电光转换器和设置在旋转体上的光发射器。由于本发明采用无线激光通信来实现数据的高速传输，满足了工业CT机和医用CT机中大数据量传输的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线光通信的发送和接收系统，具体涉及一种旋转体和固定体之间的高速光信号传输系统，尤其涉及适用于工业CT机和医用CT机中的转动体和固定体之间的光信号传输系统。
背景技术
在工业和医疗技术领域，一些应用设备及试验仪器需要将旋转体上的数据信息传输到不运动的固定体上，如工业CT机系统和医疗CT机系统中，需要将被检测物的大量信息从旋转体上高速传导到固定体上，用于实时立体建模分析使用等，此时传统的电刷配合导电环传导数据的方式，由于其结构物理特性会产生大量信号噪声而无法承载高速信号传输。另外一种，旋转体与固定体之间采用无线电容耦合传导信号方式，由于耦合电磁场容易受到外界因素干扰以及电磁元器件性能特性限制，也无法满足巨大数据信号的高速传输功能。
为了解决以上问题，业界提出了基于光学的信号传输系统，如在专利号为94195127.8的专利中，公开了一种基于光纤的发送和接收旋转光信号的数据传输方式，入射光以大体垂直光导纤维的方向入射到发荧光的圆形光导纤维上，在入射光线具有足够能量时，发荧光的染料会产生一种比入射光更大波长的沿光纤传导的特性光线，在光纤端该特性光被检波。该信号传输方式由于引入了中间介质，属于二次激发后产生信号，信号传输的可靠性受到影响。
发明内容
本发明提供了一种不经过中间媒介转换，入射光从侧面直接进入裸光纤进行固定体和旋转体之间通信的高可靠数据传输系统。本系统的固定体上装有裸光纤束环、光准直镜、光电光转换器以及通路光纤，旋转体上装有光发射器。
如图1所示，入射光线在裸光纤内传输时，当入射角β大于或等于光纤与空气的临界角时，光线将发生全反射沿光纤向前传输，此时由光发射器所发射的光线照射到裸光纤的入射角为α。如果入射光线的入射角大于或等于α，将发生进入裸光纤的入射光全部沿光纤传播，本发明的光通讯方式对于常规通信裸光纤侧面入光就是采用这种原理。另外，如采用特殊裸光纤，如照明侧光光纤等，入射角度可以不受图示角度α限制。
附图说明
图1是本发明光线入射角度图
图2是本发明光线侧面斜射通信方式图
图3是图2的右视图
图4是本发明光线内侧斜射通信方式图
图5是图4的右视图
图6是本发明光线外侧斜射通信方式图
图7是图6的右视图
图8本发明裸光纤束图
图9本发明分段裸光纤束示意图
图中1.固定体，2.旋转体，3.光发射器，4.裸光纤束环，5.光电光转换器，6.光准直镜，7.通信光纤
具体实施方式：
本发明让入射光线以一定的角度照射到裸光纤束环上有三种工作方式：侧面斜射通信方式、内侧斜射通信方式和外侧斜射通信方式。
图2和图3所示为侧面斜射通信方式，即入射光线与裸光纤束所在平面呈一定角度入射。旋转体2与固定体1同轴心安装，并进行高精密转动。固定体1上装有与其同心的裸光纤束环4，还接有光电光转换器5、光准直镜6和通信光纤7。旋转体2上装有光发射器3，光发射器3从侧面与裸光纤束所在平面呈一定角度照射到裸光纤束上，光线进入裸光纤后在光纤内向前传输到达光电光转换器5，通过光电光转换生成传统激光传输信号，经光准直镜6校准后进入通信光纤7向前传输进入外接设备。光准直镜6的作用是将由光电光转换器5生成的光进行聚焦校准，并导入常规通信光纤向前传输。另外，为了增加入射光的数量，在裸光纤表面可以增加増透模。
为了提高入射光的利用效率，裸光纤束可以做成多层排式结构如图8所示，这样可以使一定照射面积的入射光线均能进入裸光纤，另外经上层两裸光纤之间透射的光线可由下层裸光纤导入。这种多层排式结构的裸光纤束也可由特制的带状光纤替代。
旋转体2一般由电机带动旋转，图中没有示出电机。为防止信号在裸光纤束接头处丢失，光发射器3的数量可以采用2个或多个。在实际应用中，旋转体2上还会装有X光探测装置以及将探测信号转换成光信号的器件。
图4和图5所示为内侧斜射通信方式，即入射光线与裸光纤束环在同一个平面上。光发射器3由内向外将光线照射在裸光纤束上。
图6和图7所示为外侧斜射通信方式，入射光线与裸光纤束环亦在同一个平面上，光发射器3从裸光纤束环外侧将光线照射在裸光纤束上。
以上三种光线入射方式的裸光纤束环均为整根光纤，这样由于光发射器3的动态旋转所带来的信号多普勒效应噪声，必须通过软件处理解决。也可将整根裸光纤束均匀分成数段安装以消除信号的多普勒效应噪声，如图9，每一段裸光纤束都有独立的导出光纤，这些导出光纤最后汇集到光电光转换器5，同时要求每段裸光纤束及其导出光纤长度总和均相等。
Claims (8)
1.一种采用无线激光通信方式实现旋转体和固定体之间的高速数据传输系统，其特征在于，该高速数据传输系统包括：设置在固定体(1)上的裸光纤束环(4)、光准直镜(6)和光电光转换器(5)以及通信光纤(7)；设置在旋转体(2)上的光发射器(3)。
2.根据权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中裸光纤束环(4)可以是常规通信裸光纤，也可以是特殊光纤，如侧光光纤。
3.根据权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中光发射器(3)照射到裸光纤束环(4)上所成入射角，对于传统通信裸光纤满足折射光线在裸光纤内发生全反射条件；对于特殊光纤，如侧光光纤等，入射角度为任意。
4.根据权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中光发射器(3)照射到裸光纤束环(4)上可采用侧面斜射通信方式、内侧斜射通信方式，也可采用外侧斜射通信方式。
5.根据权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中裸光纤束环(4)裸光纤的数量可以为多个也可以为1个。
6.根据权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中裸光纤束环(4)可以整束构成圆环也可以分段构成圆环。
7.根据权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中光发射器(3)的数量可以为1个也可以为多个。
8.根据权利要求2中所述的裸光纤束，表面可以进行光増透模处理。
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