CN106291863B - 用于光纤旋转连接器的道威棱镜安装调试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光纤旋转连接器的道威棱镜安装调试方法，包括以下步骤：1)、基准光轴的确定；2)道威棱镜的固定；3)道威棱镜中轴面的位置调试；4)棱镜套筒固定以及性能测试。本发明通过不断调试，使安装后的道威棱镜减小了倾斜误差以及离轴误差，使道威棱镜的中轴面与光线旋转连接器的机械转动轴重合，从而降低了入射光纤准直器与接收光纤准直器之间的耦合损耗。

Description

用于光纤旋转连接器的道威棱镜安装调试方法

技术领域

本发明涉及一种光纤旋转连接器，特别涉及一种用于光纤旋转连接器的道威棱镜安装调试方法。

背景技术

多通道光纤旋转连接器是一种在旋转与静止平台间进行光纤信号传输装置，广泛应用于机载、舰载、及球载等系统光纤信号大数据传输，道威棱镜作为多通道光纤旋转连接器中关键光学棱镜。道威棱镜特性是入射光准直器角速度为2ω旋转时，道威棱镜要以角度度ω旋转才能保证出射光的位置保持不变，从而实现多通道光信号的输入通道和输出通道之间耦合。

道威棱镜光路耦合时，入射光纤准直器的入射光经道威棱镜后出射光位置应当与接收光纤准直器对应，当道威棱镜中轴面与机械旋转轴不重合时，出射光位置与对应的接收光纤准直器发生偏离，导致出射光位置发生改变，进而影响光路耦合损耗。

道威棱镜中轴面与机械旋转轴偏离产生的耦合误差主要存在三种：离轴误差、倾斜误差及转角误差。通过分析对比可以得到，倾斜误差对耦合损耗的影响最大，其次是离轴误差，转角误差影响最小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于光纤旋转连接器的道威棱镜安装调试方法，通过该方法安装道威棱镜，能够保证道威棱镜的中轴面与光纤旋转连接器的机械转动轴重合，减小耦合损耗。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：用于光纤旋转连接器的道威棱镜安装调试方法，包括以下步骤：

1)、基准光轴的确定：在中心准直端盖的中心处安装一个入射光纤准直器，并在入射光纤准直器上接入可见光源，然后观察可见光源在光斑探测装置上形成的光斑直径大小，通过调节中心准直端盖在旋转连接器转子一端的位置以及转动旋转连接器转子，使得可见光源在安装于旋转连接器定子一端的光斑探测装置上形成的光斑直径小于5微米，此时入射光纤准直器的光轴定位基准光轴，然后将中心准直端盖与旋转连接器转子固定；

中心准直端盖的圆周上均匀分布4个调整孔和4个固定孔，调整孔为沿中心准直端盖径向伸长的长条孔，相邻调整孔之间的夹角为90°，相邻固定孔之间的夹角也为90°，相邻的调整孔与固定孔之间的夹角为45°，旋转连接器转子的端部设有分别与调整孔、固定孔配合的调整螺杆；

在调整中心准直端盖在旋转连接器转子一端的位置时，可以通过调整孔与调整螺杆的配合实现平移，通过固定孔与调整螺杆的配合实现转动；

2)、道威棱镜的固定：制作一个用于固定道威棱镜的棱镜套筒，棱镜套筒的截面呈方形，棱镜套筒的外部的四个角均设有倒角，且棱镜套筒的内部的四个角均设有直槽棱边，四个直槽棱边两两对称，道威棱镜放置在棱镜套筒内，棱镜套筒通过直槽棱边与道威棱镜的锥体棱边紧密配合，所述道威棱镜的底边粘贴在棱镜套筒的其中一个内侧，棱镜套筒的剩余三个侧面分别均匀设有三个用于固定道威棱镜的螺钉孔，

旋转连接器转子内侧连接一个调整套筒，调整套筒通过传动装置与旋转连接器转子、旋转连接器定子连接，所述传动装置包括锥形齿轮组以及传动轴，所述旋转连接器转子、旋转连接器定子在靠近传动轴的一端分别设有一样的第一锥形齿轮，传动轴设于旋转连接器转子、旋转连接器定子之间的位置，且传动轴的一端设有与旋转连接器转子、旋转连接器定子端部的第一锥形齿轮均啮合的第二锥形齿轮，传动轴的另一端与调整套筒固定，当转动旋转连接器转子使旋转连接器绕中轴转动时，由于旋转连接器定子不动，调整套筒在传动轴以及锥形齿轮组的作用下，也绕旋转连接器的中轴转动，

调整套筒的筒壁上均匀设有两圈微调螺孔，每圈设有4个微调螺孔，将安装好道威棱镜的棱镜套筒安装到调整套筒内，通过螺钉孔将棱镜套筒与调整套筒固定起来；

3)、道威棱镜中轴面的位置调试：将棱镜套筒装入调整套筒之后，通过安装在微调螺孔内的微调螺杆调整棱镜套筒在调整套筒内的位置，并在入射光纤准直器上接入可见光源，观察可见光源在光斑探测装置上形成的光斑半径变化，当光斑的半径小于8微米时即可暂停调整，

然后在旋转连接器定子的端部安装一个与入射光纤准直器对称的接收光纤准直器，并在接收光纤准直器的中心安装光功率计，然后再通过微调螺杆进一步调整棱镜套筒在调整套筒内的位置，使得入射光纤准直器与接收光纤准直器之间的耦合损耗降到最小，同时转动调整套筒，使得入射光纤准直器与接收光纤准直器在调整套筒转动一周内的耦合损耗值小于2.0dB，此时的道威棱镜的中轴面与旋转连接器的机械旋转轴重合，从而实现道威棱镜的定轴；

4)、棱镜套筒固定以及性能测试：在道威棱镜的中轴面确定之后，在微调螺杆与微调螺孔之间点入低应变环氧胶，然后采用固化照射装置使低应变环氧胶均匀固化，从而实现棱镜套筒的定位及固定。

优选的，将棱镜套筒安装到调整套筒内时，位于调整套筒上的微调螺孔分别正对棱镜套筒的四个面的中心处，并且棱镜套筒上位于同一平面的三个螺钉孔与微调螺孔的位置恰好错开。

优选的，在低应变环氧胶固化的过程中，在线检测入射光纤准直器与接收光纤准直器之间的耦合损耗值，低应变环氧胶完全固化后，再次检测入射光纤准直器与接收光纤准直器之间的耦合损耗值。

优选的，在将棱镜套筒安装到调整套筒内时，将棱镜套筒与调整套筒之间留有间隙，作为装调余量。

采用上述技术方案，本发明通过一步步调试，使安装后的道威棱镜减小了倾斜误差以及离轴误差，使道威棱镜的中轴面与光线旋转连接器的机械转动轴重合，从而降低了入射光纤准直器与接收光纤准直器之间的耦合损耗。而且棱镜套筒通过直槽棱边安装道威棱镜，实现道威棱镜的挠性固定，能够使旋转连接器整体结构紧凑，空间尺寸减小，节省了成本，而且棱镜套筒的加工工艺方便，也便于了道威棱镜的安装和调试。

附图说明

图1是本发明确定基准光轴时的结构示意图；

图2是本发明棱镜套筒的结构示意图；

图3是本发明棱镜套筒的截面示意图；

图4是本发明调整套筒与棱镜套筒装配示意图；

图5是本发明棱镜套筒装入调整套筒后的整体结构示意图；

图6是本发明道威棱镜定轴后调试耦合损耗值时的结构示意图；

图7是本发明中心准直端盖的主视图；

图8是本发明中心准直端盖的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图，通过对实施例的描述，对本发明做进一步说明：

如图1到8所示，本发明用于光纤旋转连接器的道威棱镜安装调试方法，包括以下步骤：

1)、基准光轴的确定：在中心准直端盖1的中心处安装一个入射光纤准直器3，并在入射光纤准直器3上接入可见光源，然后观察可见光源在光斑探测装置4上形成的光斑直径大小，通过调节中心准直端盖1在旋转连接器转子2一端的位置以及转动旋转连接器转子2，使得可见光源在安装于旋转连接器定子12一端的光斑探测装置4上形成的光斑直径小于5微米，此时入射光纤准直器3的光轴定位基准光轴，然后将中心准直端盖1与旋转连接器转子2固定。

2)、道威棱镜的固定：制作一个用于固定道威棱镜5的棱镜套筒6，棱镜套筒6的截面呈方形，棱镜套筒6的外部的四个角均设有倒角，且棱镜套筒6的内部的四个角均设有直槽棱边7，四个直槽棱边7两两对称，道威棱镜5放置在棱镜套筒6内，棱镜套筒6通过直槽棱边7与道威棱镜5的锥体棱边紧密配合，道威棱镜5的底边粘贴在棱镜套筒6的其中一个内侧，棱镜套筒6的剩余三个侧面分别均匀设有三个用于固定道威棱镜5的螺钉孔8。

旋转连接器转子2内侧连接一个调整套筒9，调整套筒9通过传动装置与旋转连接器转子2、旋转连接器定子12连接，传动装置包括锥形齿轮组10以及传动轴11，旋转连接器转子2、旋转连接器定子12在靠近传动轴11的一端分别设有一样的第一锥形齿轮，传动轴11设于旋转连接器转子2、旋转连接器定子12之间的位置，且传动轴11的一端设有与旋转连接器转子2、旋转连接器定子12端部的第一锥形齿轮均啮合的第二锥形齿轮，传动轴11的另一端与调整套筒固定，当转动旋转连接器转子2使旋转连接器绕中轴转动时，由于旋转连接器定子12不动，调整套筒9在传动轴以及锥形齿轮组10的作用下，也绕旋转连接器的中轴转动。

调整套筒9的筒壁上均匀设有两圈微调螺孔13，每圈设有4个微调螺孔13，将安装好道威棱镜5的棱镜套筒6安装到调整套筒9内，通过螺钉孔8将棱镜套筒6与调整套筒9固定起来，在将棱镜套筒6安装到调整套筒9内时，将棱镜套筒6与调整套筒9之间留有0.8毫米的间隙，作为装调余量。

3)、道威棱镜中轴面的位置调试：将棱镜套筒6装入调整套筒9之后，通过安装在微调螺孔13内的微调螺杆调整棱镜套筒6在调整套筒9内的位置，并在入射光纤准直器3上接入可见光源，观察可见光源在光斑探测装置4上形成的光斑半径变化，当光斑的半径小于8微米时即可暂停调整。

然后在旋转连接器定子12的端部安装一个与入射光纤准直器3对称的接收光纤准直器14，并在接收光纤准直器14的中心安装光功率计15，然后再通过微调螺杆进一步调整棱镜套筒6在调整套筒9内的位置，使得入射光纤准直器3与接收光纤准直器14之间的耦合损耗降到最小，同时转动调整套筒9，使得入射光纤准直器3与接收光纤准直器14在调整套筒9转动一周内的耦合损耗值小于2.0dB，此时的道威棱镜5的中轴面与旋转连接器的机械旋转轴重合，从而实现道威棱镜5的定轴。

4)、棱镜套筒固定以及性能测试：在道威棱镜5的中轴面确定之后，在微调螺杆与微调螺孔13之间点入低应变环氧胶，然后采用固化照射装置使低应变环氧胶均匀固化，从而实现棱镜套筒5的定位及固定。

在低应变环氧胶固化的过程中，在线检测入射光纤准直器3与接收光纤准直器14之间的耦合损耗值，低应变环氧胶完全固化后，再次检测入射光纤准直器3与接收光纤准直器14之间的耦合损耗值，多次测试能够直观的观察到耦合损耗值减小。

本发明的中心准直端盖1的圆周上均匀分布4个调整孔16和4个固定孔17，调整孔16为沿中心准直端盖1径向伸长的长条孔，相邻调整孔16之间的夹角为90°，相邻固定孔17之间的夹角也为90°，相邻的调整孔16与固定孔17之间的夹角为45°，旋转连接器转子2的端部设有分别与调整孔16、固定孔17配合的调整螺杆，在调整中心准直端盖1在旋转连接器转子2一端的位置时，可以通过调整孔16与调整螺杆的配合实现平移，通过固定孔17与调整螺杆的配合实现转动。

在将棱镜套筒6安装到调整套筒内时，位于调整套筒9上的微调螺孔13分别正对棱镜套筒6的四个面的中心处，并且棱镜套筒6上位于同一平面的三个螺钉孔8与微调螺孔13的位置恰好错开，保证在通过微调螺杆调试棱镜套筒6位置时，能够避免微调螺杆损坏固定在螺钉孔8内的螺钉而导致棱镜套筒6固定不牢固的现象。

本发明通过不断调试，使安装后的道威棱镜5减小了倾斜误差以及离轴误差，使道威棱镜5的中轴面与光线旋转连接器的机械转动轴重合，从而降低了入射光纤准直器3与接收光纤准直器14之间的耦合损耗。而且棱镜套筒6通过直槽棱边7安装道威棱镜5，实现道威棱镜5的挠性固定，能够使旋转连接器整体结构紧凑，空间尺寸减小，节省了成本，而且棱镜套筒的加工工艺方便，也便于了道威棱镜的安装和调试。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.用于光纤旋转连接器的道威棱镜安装调试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、基准光轴的确定：在中心准直端盖(1)的中心处安装一个入射光纤准直器(3)，并在入射光纤准直器(3)上接入可见光源，然后观察可见光源在光斑探测装置(4)上形成的光斑直径大小，通过调节中心准直端盖(1)在旋转连接器转子(2)一端的位置以及转动旋转连接器转子(2)，使得可见光源在安装于旋转连接器定子(12)一端的光斑探测装置(4)上形成的光斑直径小于5微米，此时入射光纤准直器(3)的光轴定位基准光轴，然后将中心准直端盖(1)与旋转连接器转子(2)固定；

所述中心准直端盖(1)的圆周上均匀分布4个调整孔(16)和4个固定孔(17)，调整孔(16)为沿中心准直端盖(1)径向伸长的长条孔，相邻调整孔(16)之间的夹角为90°，相邻固定孔(17)之间的夹角也为90°，相邻的调整孔(16)与固定孔(17)之间的夹角为45°，旋转连接器转子(2)的端部设有分别与调整孔(16)、固定孔(17)配合的调整螺杆；

在调整中心准直端盖(1)在旋转连接器转子(2)一端的位置时，可以通过调整孔(16)与调整螺杆的配合实现平移，通过固定孔(17)与调整螺杆的配合实现转动；

2)、道威棱镜的固定：制作一个用于固定道威棱镜(5)的棱镜套筒(6)，棱镜套筒(6)的截面呈方形，棱镜套筒(6)的外部的四个角均设有倒角，且棱镜套筒(6)的内部的四个角均设有直槽棱边(7)，四个直槽棱边(7)两两对称，道威棱镜(5)放置在棱镜套筒(6)内，棱镜套筒(6)通过直槽棱边(7)与道威棱镜(5)的锥体棱边紧密配合，所述道威棱镜(5)的底边粘贴在棱镜套筒(6)的其中一个内侧，棱镜套筒(6)的剩余三个侧面分别均匀设有三个用于固定道威棱镜(5)的螺钉孔(8)，

旋转连接器转子(2)内侧连接一个调整套筒(9)，调整套筒(9)通过传动装置与旋转连接器转子(2)、旋转连接器定子(12)连接，所述传动装置包括锥形齿轮组(10)以及传动轴(11)，所述旋转连接器转子(2)、旋转连接器定子(12)在靠近传动轴(11)的一端分别设有一样的第一锥形齿轮，传动轴(11)设于旋转连接器转子(2)、旋转连接器定子(12)之间的位置，且传动轴(11)的一端设有与旋转连接器转子(2)、旋转连接器定子(12)端部的第一锥形齿轮均啮合的第二锥形齿轮，传动轴(11)的另一端与调整套筒固定，当转动旋转连接器转子(2)使旋转连接器绕中轴转动时，由于旋转连接器定子(12)不动，调整套筒(9)在传动轴以及锥形齿轮组(10)的作用下，也绕旋转连接器的中轴转动，

调整套筒(9)的筒壁上均匀设有两圈微调螺孔(13)，每圈设有4个微调螺孔(13)，将安装好道威棱镜(5)的棱镜套筒(6)安装到调整套筒(9)内，通过螺钉孔(8)将棱镜套筒(6)与调整套筒(9)固定起来；

3)、道威棱镜中轴面的位置调试：将棱镜套筒(6)装入调整套筒(9)之后，通过安装在微调螺孔(13)内的微调螺杆调整棱镜套筒(6)在调整套筒(9)内的位置，并在入射光纤准直器(3)上接入可见光源，观察可见光源在光斑探测装置(4)上形成的光斑半径变化，当光斑的半径小于8微米时即可暂停调整，

然后在旋转连接器定子(12)的端部安装一个与入射光纤准直器(3)对称的接收光纤准直器(14)，并在接收光纤准直器(14)的中心安装光功率计(15)，然后再通过微调螺杆进一步调整棱镜套筒(6)在调整套筒(9)内的位置，使得入射光纤准直器(3)与接收光纤准直器(14)之间的耦合损耗降到最小，同时转动调整套筒(9)，使得入射光纤准直器(3)与接收光纤准直器(14)在调整套筒(9)转动一周内的耦合损耗值小于2.0dB，此时的道威棱镜(5)的中轴面与旋转连接器的机械旋转轴重合，从而实现道威棱镜(5)的定轴；

4)、棱镜套筒固定以及性能测试：在道威棱镜(5)的中轴面确定之后，在微调螺杆与微调螺孔(13)之间点入低应变环氧胶，然后采用固化照射装置使低应变环氧胶均匀固化，从而实现棱镜套筒(5)的定位及固定。

2.根据权利要求1所述的用于光纤旋转连接器的道威棱镜安装调试方法，其特征在于：在将棱镜套筒(6)安装到调整套筒内时，位于调整套筒(9)上的微调螺孔(13)分别正对棱镜套筒(6)的四个面的中心处，并且棱镜套筒(6)上位于同一平面的三个螺钉孔(8)与微调螺孔(13)的位置恰好错开。

3.根据权利要求2所述的用于光纤旋转连接器的道威棱镜安装调试方法，其特征在于：在低应变环氧胶固化的过程中，在线检测入射光纤准直器(3)与接收光纤准直器(14)之间的耦合损耗值，低应变环氧胶完全固化后，再次检测入射光纤准直器(3)与接收光纤准直器(14)之间的耦合损耗值。

4.根据权利要求1所述的用于光纤旋转连接器的道威棱镜安装调试方法，其特征在于：在将棱镜套筒(6)安装到调整套筒(9)内时，将棱镜套筒(6)与调整套筒(9)之间留有间隙，作为装调余量。