CN115166909A - 基于双合准直透镜与tec光纤的离轴式光纤旋转连接器 - Google Patents
基于双合准直透镜与tec光纤的离轴式光纤旋转连接器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115166909A CN115166909A CN202210722132.XA CN202210722132A CN115166909A CN 115166909 A CN115166909 A CN 115166909A CN 202210722132 A CN202210722132 A CN 202210722132A CN 115166909 A CN115166909 A CN 115166909A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical fiber
- doublet
- lens
- input end
- collimating lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 141
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 8
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 25
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 23
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 23
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 44
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- VVUFLQVAKXEWGR-IJXDZZBXSA-N 2-[2-[2-[[(3s,8s,9s,10r,13r,14s,17r)-10,13-dimethyl-17-[(2r)-6-methylheptan-2-yl]-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-dodecahydro-1h-cyclopenta[a]phenanthren-3-yl]oxy]ethoxy]ethoxy]ethanol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](OCCOCCOCCO)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 VVUFLQVAKXEWGR-IJXDZZBXSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000005331 crown glasses (windows) Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/36—Mechanical coupling means
- G02B6/3604—Rotary joints allowing relative rotational movement between opposing fibre or fibre bundle ends
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于双合准直透镜与TEC光纤的离轴式光纤旋转连接器，该旋转连接器主要包括带刻度螺柱、中空旋转轴盘、双合准直透镜系统、TEC光纤和定子固定体组成。中空旋转轴盘内嵌有输入端双合透镜系统，中空旋转轴盘整体作为转子，中空旋转轴两端设有内螺纹孔，带刻度螺柱可自行调节；双合透镜系统内设有凹透镜、凸透镜，光路可在空腔内传播；TEC光纤与双合透镜系统搭配使用，能有效提高耦合效率，增加对准时间。本发明通过中空旋转轴上设有内螺纹孔，用带刻度螺柱可根据实际轴径，能有效适配不同轴径下的旋转轴。基于双合准直透镜与TEC光纤的离轴式光纤旋转连接器结构简单稳定，对准时间长，耦合效率高，实用性强，使用寿命高。
Description
技术领域
本发明涉及光纤旋转连接器领域，尤其涉及基于双合准直透镜与TEC光纤的离轴式光纤旋转连接器。
背景技术
离轴式光纤旋转连接器可实现两个相对结构之间的信号传输，如光信号可以从转子端传输到定子端，也可以使光信号由定子端传输到转子端；目前离轴式光纤旋转连接器只能根据实际需求制作与旋转轴相适配的中心轴孔，没做到同一个离轴式光纤旋转连接器可适配不同轴径的离轴式光纤旋转连接器；
传统透镜(C-Lens)、自聚焦透镜(G-Lens)做成离轴式光纤旋转连接器，在相对旋转时最主要的是输出光斑小，导致对准时间短；同轴式光纤旋转连接器中心轴被占用不能传输如高压气体、油、水等其他物质，离轴式光纤旋转连接器可解决中心轴被占用而不能传输其他物质，故可适配不同轴径的离轴式光纤旋转连接器具有很大的研究价值。目前已有的离轴式光纤旋转连接器广泛应用于航海、军事、工业、医疗、勘探等场合，如雷达通信中常需要高压气体的传输，医用CT扫描仪共轴部位需要躺病人等。
专利号US4753506公开了一种改进的光纤旋转接头，有8个光信号输入端呈360°均匀分布排列并安装在转子端，有8个信号接收端呈椭圆状均匀分布排列在定子端，输入端与接收端都安装在壳体的外部，接收端用光电探测器来对光信号进行检测。该光纤旋转接头对输入端与接收端安装位置有特定的距离要求，随着轴径的增大，输入端与接收端之间的距离增加，透射光束损耗增加。结构复杂对精度要求高，输入端与接收端对准时间短，耦合效率难以保证，不能适配不同轴径旋转轴。
申请公布号CN103149642A公开发明了一种离轴光纤旋转连接器，其光信号的输入是外法兰盘上的光纤发出光信号，通过准直扩束透镜使光信号到达红外直角棱镜，利用光的基本原理入射角等于放射角，又使光信号进入另一端的红外直角棱镜，让光信号到达内法兰盘内的光纤准直器，实现光信号的耦合；同时内部也安装了多个红外直角棱镜来进行光信号的耦合。因此该旋转连接器耦合效率低，结构复杂，对加工要求高，装配困难，不能适配不同轴径旋转轴。
申请公布号CN108710177A公开发明了离轴光纤旋转连接器，其输入端通过光纤准直器输入光信号，经过环形光栅后角度发生偏转，光信号进入环形基体，通过环形基体后光信号被贴有反射膜的腔壁进行反射，反射后的光信号再次反射到贴有反射膜的环形基体上，又经过一定次数的来回反射最终通过接收端的透镜系统使光信号进行耦合。因此该离轴光纤旋转连接器光信号在来回的反射中光信号的能量会有损失，导致耦合效率低，同时此装置精度要求高，装配困难，不能适配不同轴径旋转轴。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于双合准直透镜与TEC光纤的离轴式光纤旋转连接器，用以解决不同轴径旋转轴只需要一个离轴式光纤旋转连接器，同时使用双合准直透镜与TEC光纤搭配使用可解决光信号耦合效率低，光斑小，对准时间短等问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种基于双合准直透镜与TEC光纤的离轴式光纤旋转连接器，包括输入端外壳，所述输入端外壳内设有中空旋转轴盘，所述中空旋转轴盘内设有4个相同的输入端双合准直透镜系统，呈360°均匀分布排列在中空旋转轴盘上；所述中空旋转轴盘与输入端外壳之间设有密封圈和球轴承，所述输入端外壳和定子固定体通过固定螺钉固定，所述定子固定体内设有接收端双合准直透镜系统。
作为优选，所述中空旋转轴盘两端分别设有若干内螺纹孔，所述内螺纹孔适配带刻度螺柱，所述带刻度螺柱能装配不同轴径旋转中空轴。带刻度螺柱的螺纹数或者刻度数多于与内螺纹孔15的螺纹数或刻度数。
作为优选，所述输入端双合准直透镜系统包括输入端双合透镜壳体，所述输入端双合透镜壳体内设有输入端透镜卡槽，输入端透镜卡槽内设有输入端凹透镜和输入端凸透镜。所述输入端双合透镜壳体的一端连接有输入端FC/APC光纤跳线，输入端FC/APC光纤跳线由TEC光纤制备而成。
作为优选，所述接收端双合准直透镜系统包括接收端双合透镜壳体，所述接收端双合透镜壳体内设有接收端透镜卡槽，接收端透镜卡槽内设有接收端凸透镜和接收端凹透镜，
输入端双合准直透镜系统和接收端端双合准直透镜系统具有相同的结构，可分别作为光信号的输出端或者接收端，从而实现光信号的双向传输。
作为优选，所述定子固定体与中空旋转轴盘之间设有球轴承，所述定子固定体和接收端外壳通过固定螺钉固定，所述接收端外壳和接收端双合透镜壳体上插设有接收端FC/APC光纤跳线，接收端FC/APC光纤跳线由TEC光纤制备而成。
作为优选，所述输入端外壳和中空旋转轴盘之间留有空隙，所述中空旋转轴盘上设有光纤固定扣，固定扣用于固定TEC光纤。TEC光纤具有更大光纤模场直径，可对光束进行扩束，TEC光纤射出光线为高斯分布，具有高斯轮廓，纤芯中心和束腰中心在同一直线上对准，TEC光纤可以输出更大光束；TEC光纤与输入端双合准直透镜系统搭配使用可输出大光斑，可增加对准时间，能达到更高的耦合效率。中空旋转轴盘上设有光纤固定扣可以保证光纤旋转连接器在旋转的同时，避免光纤随中空旋转盘旋转导致光纤缠绕在一起或折断现象发生，还可避免光纤中的弯曲损耗，进而减少耦合损失。
本发明的特点如下：本发明提供的光纤旋转连接器主要包括带刻度螺柱、中空旋转轴盘、双合准直透镜系统、TEC光纤和定子固定体组成。中空旋转轴盘内设有4个相同的输入端双合准直透镜系统，呈360°均匀分布排列在旋转盘上，定子固定体内设有1个接收端双合透镜系统，输入端与接收端的双合准直透镜系统需在同一轴线上，并且要与中心轴孔的中心线保持平行；中空旋转轴盘与输入端双合准直透镜系统为一体，转子端双合准直透镜系统与定子端双合准直透镜系统在相对旋转过程中，经历相离→相切→相交→相切→相离，转子端4个双合准直透镜系统依次重复；旋转时可以输出4种不同的光信号，光信号之间互不干扰实现多信号传输。
所述光纤旋转连接器在旋转过程中，由于TEC光纤具有更大的光纤模场直径，射出光线为高斯分布具有高斯轮廓，能量损失少，TEC光纤可对光束进行扩束；双合准直透镜系统有更大的焦距，由于凹透镜和凸透镜的存在可以消除像差；TEC光纤与双合准直透镜系统搭配使用可使出射光斑更大，在相对旋转过程中光斑经历相离→相切→相交→相切→相离，对于离轴式光纤旋转连接器出射光斑大可以有效增加光信号的耦合效率，增大对准时间。
所述中空旋转轴盘两端有两端分别设有6个内螺纹孔，内螺纹孔可与带刻度螺柱进行适配，可根据实际旋转中空轴的大小来调节螺柱的深度，其特点可以在同一离轴式光纤旋转连接器下装配不同轴径旋转中空轴。本发明离轴式光纤旋转连接器可以适配不同风电主轴尺寸，可以应用于风力监测系统中。在雷达系统中，有些雷达信号传输过程中要伴随高压气体的传输，这些介质需要一个传输通道，且该通道经常设置在中心轴的位置；假设传输高压气体的容量多，就需要大轴径的中心轴传输；传输气体容量小，就需要小轴径中心轴传输。故在雷达系统中本发明离轴式光纤旋转连接器也可以适配不同轴径的中心轴。
所述离轴式光纤旋转连接器中心部分为中空，可让不同轴径的旋转中空轴穿入光纤旋转连接器，同时可以有效避免中心轴被占用，不能传输其他物质或信号。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明中空旋转轴盘内嵌有输入端双合透镜系统，中空旋转轴盘整体作为转子，中空旋转轴两端设有内螺纹孔，带刻度螺柱可自行调节；双合透镜系统内设有凹透镜、凸透镜，光路可在空腔内传播；TEC光纤与双合透镜系统搭配使用，能有效提高耦合效率，增加对准时间。本发明通过中空旋转轴上设有内螺纹孔，用带刻度螺柱可根据实际轴径，能有效适配不同轴径下的旋转轴。基于双合准直透镜与TEC光纤的离轴式光纤旋转连接器结构简单稳定，对准时间长，耦合效率高，实用性强，使用寿命高。
附图说明
图1为基于双合准直透镜与TEC光纤的离轴式光纤旋转连接器示意图；
图2为适配不同轴径示意图；
图3为螺柱、内螺纹孔示意图；
图4为输入端和接收端双合准直透镜系统示意图；
图5为出射光斑变化示意图；
图6为ZEMAX双合准直透镜光路仿真图；
图7是接收端接收功率与旋转角度关系曲线图；
图中标记：1-光纤固定扣、2-中空旋转轴盘、3-TEC光纤、4-输入端外壳、5-输入端FC/APC光纤跳线、6-密封圈、7-球轴承、8.1-输入端双合透镜壳体、8.2-输入端凹透镜、8.3-输入端凸透镜、8.4-输入端透镜卡槽、8-输入端双合准直透镜系统、9-固定螺钉、10-接收端双合准直透镜系统、10.1-接收端双合透镜壳体、10.2-接收端凸透镜、10.3-接收端凹透镜、10.4-接收端透镜卡槽、11-定子固定体、12-接收端外壳、13-接收端FC/APC光纤跳线、14-带刻度螺柱、15-内螺纹孔、16-旋转中空轴、17-中心轴孔、18-螺柱刻度、19-出射光斑、20-透镜中心位置、21-双合透镜壳体、22-凹透镜、23-凸透镜、24-透镜卡槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1
图1是基于双合准直透镜与TEC光纤的离轴式光纤旋转连接器示意图，包括输入端外壳4，所述输入端外壳4内设有中空旋转轴盘2，所述中空旋转轴盘2上设有光纤固定扣1，所述中空旋转轴盘2设有输入端FC/APC光纤跳线，中空旋转轴盘2内设有输入端双合准直透镜系统8，所述输入端双合准直透镜系统8内包含输入端双合透镜壳体8.1、输入端凹透镜8.2和输入端凸透镜8.3，输入端凹透镜8.2和输入端凸透镜8.3均卡设在各自的输入端透镜卡槽8.4中，输入端双合透镜壳体8.1的一端连接有输入端FC/APC光纤跳线5，输入端FC/APC光纤跳线由TEC光纤3制备而成。
中空旋转轴盘2与输入端外壳4之间设有密封圈6和球轴承7，所述输入端外壳4和接收端的定子固定体11通过固定螺钉9固定，定子固定体11内设有接收端双合准直透镜系统10，所述接收端双合准直透镜系统10内包含接收端双合透镜壳体10.1、接收端凸透镜10.2和接收端凹透镜10.3，接收端凸透镜10.2和接收端凹透镜10.3均卡设在各自的接收端透镜卡槽10.4中，接收端外壳12和接收端双合透镜壳体10.1上插设有接收端FC/APC光纤跳线。
中空旋转轴盘2内设有4个相同的输入端双合准直透镜系统8，呈360°均匀分布排列在旋转盘上，定子固定体11内设有接收端双合透镜系统；中空旋转轴盘2与输入端双合准直透镜系统8的轴相互平行，输入端双合准直透镜系统8与接收端双合准直透镜系统10位于同一轴上，光信号在耦合对准时不会因径向失配、轴向失配、角向失配引起耦合损耗；光信号接收端设有接收端FC/APC光纤跳线13，接收端FC/APC光纤跳线13由TEC光纤3制备而成，利用其增大模场直径达到扩束光信号的作用，而双合透镜减小光束的发散，使光信号射出到达输入端双合透镜后，又经过接收端双合透镜使光信号进到TEC光纤中，从而实现光信号耦合。
定子固定体11与中空旋转轴盘2之间设有球轴承7，定子固定体11和接收端外壳12通过固定螺钉9固定，所述接收端外壳12上设有接收端FC/APC光纤跳线13，中空旋转轴盘2两端分别设有若干内螺纹孔15，内螺纹孔15适配带刻度螺柱14，带刻度螺柱14能装配不同轴径旋转中空轴16。
光信号输入端：输入端外壳4内包含了密封圈6、结构相同的两组球轴承7、中空旋转轴盘2；输入端外壳4与中空旋转轴盘2之间留有空隙，保证TEC光纤的设置；每一个输入端双合准直透镜系统8位于中心线部分都设有2个光纤固定扣1，防止转子旋转时光纤缠绕或折断现象发生，还可避免光纤中的弯曲损耗，进而减少耦合损失；密封圈6被设于中空旋转轴盘2和输入端外壳4之间，防止灰尘进入透镜系统，影响光信号的传播；球轴承6设置于输入端外壳4和中空旋转轴盘2之间。
光信号接收端：接收端外壳12通过两个固定螺钉9固定于定子固定体11；定子固定体11与中空旋转轴之间设有两组球轴承7，球轴承7设置于定子固定体11与中空旋转轴盘2之间。
本实施例中输入端有4个输入端口，接收端有1个接收端口，输入端双合准直透镜系统与接收端双合准直透镜系统具有相同的结构，都是由双合透镜壳体，透镜卡槽，凹透镜和凸透镜组成；光信号从输入端输入经过TEC光纤，使用FC/APC光纤跳线连接到输入端双合准直透镜系统，光信号通过双合准直透镜系统到达接收端，实现光信号传输。
图2是适配不同轴径示意图，中空旋转轴盘2两端分别设有6个内螺纹孔15，搭配6个与之相匹配的带刻度螺柱14；所述的6个螺纹孔在同一圆心上呈360°分布排列，每个螺纹孔之间相隔60°；所述旋转中空轴16是被中空旋转轴盘2两端分别带有6个带刻度螺柱14来夹持，旋转中空轴16旋转时通过带刻度螺柱14夹持，在其作用下带动转子进行转动，从而实现离轴式光纤旋转连接器的转动；所述旋转中空轴16呈中空状态，有中空轴孔17。
图3为螺柱、内螺纹孔示意图，带刻度螺柱14外螺纹与内螺纹孔15的内螺纹相适配，本实施例中带刻度螺柱14有28个刻度，所述内螺纹孔有9个刻度；带刻度螺柱14在夹持旋转中空轴16，可在刻度0到刻度19之间变化，可适配不同轴径的旋转中空轴16。具体来说当把螺柱拧到头，带刻度螺柱14还剩下19个刻度，拧到头后可以适配一个轴径最小的旋转中空轴。假设1个刻度代表1毫米，最小旋转中空轴半径为A毫米，装配的旋转中空轴的半径就可以从原来半径A毫米扩大到A+19毫米。在最小旋转中空轴的基础上，也就相当于可以适配19种不同半径的旋转中空轴，可适配的范围就在0→19毫米之间。本领域技术人员可以根据实际需要，改变带刻度螺柱14和内螺纹孔15上的刻度数，以及每个刻度代表的具体尺寸。
所述中空旋转轴盘2两端的带刻度螺柱14夹持旋转中空轴16，需要每一个带刻度螺柱14拧到相同刻度，使每一个带刻度螺柱14在旋转中空轴16上均匀受力，达到稳定并带动转子端进行转动。
图4是输入端和接收端双合准直透镜系统示意图。双合准直透镜系统由双合透镜壳体21，凹透镜22，凸透镜23，透镜卡槽24组成。凹透镜22、凸透镜23材料为冕号玻璃，凹透镜22、凸透镜23之间设有1～2mm的间距，中间充满空气，透镜两边设有透镜卡槽24；双合准直透镜系统尾部为FC/APC标准型号，是常用的标准接口；TEC光纤是制作成FC/APC光纤跳线，两者可相适配，同时也有利于维护更换。
图5为出射光斑变化示意图。中空旋转轴盘2旋转时，输入端双合准直透镜系统8与接收端双合准直透镜10没在同轴线上时，出射光斑19与接收端透镜中心位置20之间的位置出现相离→相切→相交→相切→相离的过程；出射光斑19处于相切位置，出现光信号的耦合过程，当出射光斑19位于完全重合位置，光信号耦合效率最高，当出射光斑又到相切位置光信号不能进行耦合；离轴式光纤旋转连接器上的双合准直透镜系统依次交替出现光信号耦合过程。
TEC光纤具有更大光纤模场直径，可对光束进行扩束，TEC光纤射出光线为高斯分布具有高斯轮廓，纤芯中心和束腰中心在同一直线上对准，TEC光纤可输出更大光束。TEC光纤模场直径大可达到14μm、17μm、20μm、28μm，相比于普通单模光纤模场直径只有9μm；由TEC光纤输出的光信号光束直径也变大，光信号的发散角也变大；下述所述过程可以通过图6ZEMAX光路仿真图看出所述结果，光信号到达凹透镜的第一面，光信号的发散角变小，光信号又到达凹面镜的第二面光信号的发散角增大，光信号进入凸透镜23的第一面光信号的发散角减小，光信号到达凸透镜的第二面光信号水平；光信号从TEC光纤到达双合透镜，光信号光路经过了发散角增大→减小→增大→减小→水平的过程。
双合准直透镜光斑直径公式：
D为双合准直透镜光斑直径，f为焦距，λ为波长，MFD为光纤模场直径。选用TEC光纤3模场直径为14μm、17μm、20μm、28μm，选用的TEC光纤3模场直径越大，双合准直透镜光斑直径越小。
自聚焦透镜光斑直径公式：
d为自聚焦透镜光斑直径，λ为波长，n0为自聚焦透镜中心折射率，
为自聚焦透镜的折射率分布常数。选用TEC光纤模场直径为14μm、17μm、20μm、28μm，选用的TEC光纤3模场直径越大，自聚焦透镜光斑直径越小。
制作离轴式光纤旋转连接器最重要的是对准时间长、高耦合效率。自聚焦透镜制成的离轴式光纤旋转连接器，选用TEC光纤模场直径分别为14μm、17μm、20μm、28μm，在λ＝1550nm，n0＝1.59，
得出自聚焦透镜光斑直径分别为0.27mm、0.22mm、0.19mm、0.13mm。
双合准直透镜制成的离轴式光纤旋转连接器，选用TEC光纤3模场直径分别为14μm、17μm、20μm、28μm，在λ＝1550nm，f＝37.13mm，得出双合准直透镜光斑直径分别为5.23mm、4.17mm、3.54mm、2.53mm。
双合准直透镜制成的离轴式光纤旋转连接器与自聚焦透镜制成的离轴式光纤旋转连接器相比，在相同模场直径下双合准直透镜制成的离轴式光纤旋转连接器出射光斑直径越大，对准时间越长；与自聚焦透镜制成的离轴式光纤旋转连接器光斑直径，提高一个数量级；本发明离轴式光纤旋转连接器可解决普通离轴式光纤旋转连接器耦合效率低，对准时间短问题，同时也有助于提高光信号的传输。
图7是接收端接收功率与旋转角度关系曲线图。中空旋转轴盘在旋转时，输入端双合准直透镜系统与接收端双合准直透镜系统进行耦合；在旋转过程中，当输入端双合准直透镜系统与接收端双合准直透镜系统相切时，接收端没有接收功率；当输入端双合准直透镜系统继续旋转时与接收端双合准直透镜系统相交，接收端有接收功率为0.0167mw，此时记为0°；当输入端双合准直透镜系统继续旋转时与接收端双合准直透镜系统完全重合，接收端有接收功率为7.118mw，此时接收端接收功率最大，旋转角度为4°；输入端双合准直透镜系统与接收端双合准直透镜系统从相切到完全重合旋转角度为0°→4°，接收端接收功率一直增加至7.118mw；当输入端双合准直透镜系统继续旋转时，由完全重合到相交最后到相切，接收端接收功率一直下降至0mw，角度由4°→8.5°。在旋转过程中，接收端接收到功率的角度为0°→8.5°，有效占空比为2.36％；输入端输出功率保持10mw，最大耦合效率可达到71.18％，耦合损耗可达到1.476dB。
上面所述实例对本发明进行描述，但本发明不局限于上述具体实施方案，对本发明有类似的改动都在本发明保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于双合准直透镜与TEC光纤的离轴式光纤旋转连接器，包括输入端外壳(4)，所述输入端外壳(4)内设有中空旋转轴盘(2)，所述中空旋转轴盘(2)内设有4个相同的输入端双合准直透镜系统(8)，呈360°均匀分布排列在中空旋转轴盘(2)上；所述中空旋转轴盘(2)与输入端外壳(4)之间设有密封圈(6)和球轴承(7)，所述输入端外壳(4)和定子固定体(11)通过固定螺钉(9)固定，所述定子固定体(11)内设有接收端双合准直透镜系统(10)。
2.根据权利要求1所述的基于双合准直透镜与TEC光纤的离轴式光纤旋转连接器，其特征在于，所述中空旋转轴盘(2)两端分别设有若干内螺纹孔(15)，所述内螺纹孔(15)适配带刻度螺柱(14)，所述带刻度螺柱(14)能装配不同轴径旋转中空轴(16)。
3.根据权利要求1所述的基于双合准直透镜与TEC光纤的离轴式光纤旋转连接器，其特征在于，所述输入端双合准直透镜系统(8)包括输入端双合透镜壳体(8.1)，所述输入端双合透镜壳体(8.1)内设有输入端透镜卡槽(8.4)，输入端透镜卡槽(8.4)内设有输入端凹透镜(8.2)和输入端凸透镜(8.3)，所述输入端双合透镜壳体(8.1)的一端连接有输入端FC/APC光纤跳线(5)，输入端FC/APC光纤跳线(5)由TEC光纤(3)制备而成。
4.根据权利要求1所述的基于双合准直透镜与TEC光纤的离轴式光纤旋转连接器，其特征在于，所述接收端双合准直透镜系统(10)包括接收端双合透镜壳体(10.1)，所述接收端双合透镜壳体(10.1)内设有接收端透镜卡槽(10.4)，接收端透镜卡槽(10.4)内设有接收端凸透镜(10.2)和接收端凹透镜(10.3)。
5.根据权利要求4所述的基于双合准直透镜与TEC光纤的离轴式光纤旋转连接器，其特征在于，所述定子固定体(11)与中空旋转轴盘(2)之间设有球轴承(7)，所述定子固定体(11)和接收端外壳(12)通过固定螺钉(9)固定，所述接收端外壳(12)和接收端双合透镜壳体(10.1)上插设有接收端FC/APC光纤跳线(13)，接收端FC/APC光纤跳线(13)由TEC光纤制备而成。
6.根据权利要求4所述的基于双合准直透镜与TEC光纤的离轴式光纤旋转连接器，其特征在于，所述输入端外壳(4)和中空旋转轴盘(2)之间留有空隙，所述中空旋转轴盘(2)上设有光纤固定扣(1)，固定扣用于固定TEC光纤(3)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210722132.XA CN115166909B (zh) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | 基于双合准直透镜与tec光纤的离轴式光纤旋转连接器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210722132.XA CN115166909B (zh) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | 基于双合准直透镜与tec光纤的离轴式光纤旋转连接器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115166909A true CN115166909A (zh) | 2022-10-11 |
| CN115166909B CN115166909B (zh) | 2024-05-24 |
Family
ID=83487227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210722132.XA Active CN115166909B (zh) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | 基于双合准直透镜与tec光纤的离轴式光纤旋转连接器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115166909B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030210859A1 (en) * | 2002-03-01 | 2003-11-13 | Air Precision | Rotating optical joint |
| CN203836139U (zh) * | 2014-05-13 | 2014-09-17 | 温岭市驰诚机电有限公司 | 自紧式微调齿轮 |
| CN206578562U (zh) * | 2017-01-25 | 2017-10-24 | 赛莱默水处理系统（沈阳）有限公司 | 一种车床卡爪修正工具 |
| CN108710177A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-10-26 | 天津大学 | 离轴光纤旋转连接器 |
| CN209110209U (zh) * | 2018-10-30 | 2019-07-16 | 武汉银桥南海光电有限公司 | 一种杆件车床切削加工的定位辅助装置 |
| CN111796366A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-20 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种空间长寿命单通道光纤旋转连接器 |
| CN113376758A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-10 | 昆明理工大学 | 一种基于双合透镜的光纤旋转连接器及其应用 |
| CN216768059U (zh) * | 2022-01-04 | 2022-06-17 | 烽火通信科技股份有限公司 | 一种可调整预紧力的松不脱螺钉 |
-
2022
- 2022-06-24 CN CN202210722132.XA patent/CN115166909B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030210859A1 (en) * | 2002-03-01 | 2003-11-13 | Air Precision | Rotating optical joint |
| CN203836139U (zh) * | 2014-05-13 | 2014-09-17 | 温岭市驰诚机电有限公司 | 自紧式微调齿轮 |
| CN206578562U (zh) * | 2017-01-25 | 2017-10-24 | 赛莱默水处理系统（沈阳）有限公司 | 一种车床卡爪修正工具 |
| CN108710177A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-10-26 | 天津大学 | 离轴光纤旋转连接器 |
| CN209110209U (zh) * | 2018-10-30 | 2019-07-16 | 武汉银桥南海光电有限公司 | 一种杆件车床切削加工的定位辅助装置 |
| CN111796366A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-20 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种空间长寿命单通道光纤旋转连接器 |
| CN113376758A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-10 | 昆明理工大学 | 一种基于双合透镜的光纤旋转连接器及其应用 |
| CN216768059U (zh) * | 2022-01-04 | 2022-06-17 | 烽火通信科技股份有限公司 | 一种可调整预紧力的松不脱螺钉 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115166909B (zh) | 2024-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0062946B1 (en) | Optical multiplexer | |
| US20070019908A1 (en) | Fiber optic rotary joint with de-rotating prism | |
| US4519670A (en) | Light-rotation coupling for a plurality of channels | |
| US4208094A (en) | Optical switch | |
| CN108270486B (zh) | 一种适用于旋转关节的新型光学通信系统及方法 | |
| US4834484A (en) | Optical fiber coupler including refractive means for producing an annular beam | |
| CN108710177B (zh) | 离轴光纤旋转连接器 | |
| WO2019119485A1 (zh) | 一种管腔道oct单通道光纤滑环 | |
| US20110299811A1 (en) | Low-loss collimators for use in fiber optic rotary joints | |
| TW200411215A (en) | Symmetric, bi-aspheric lens for use in transmissive and reflective optical fiber components | |
| US4934783A (en) | Off-axis fiber optic rotary joint | |
| WO2019175702A1 (en) | Optical connector with tilted mirror | |
| US10007066B1 (en) | High efficiency and power fiber optic rotary joint | |
| US5301249A (en) | Catoptric coupling to an optical fiber | |
| US7965943B2 (en) | Multi-channel optical rotary transmission device with high return loss | |
| CN115166909B (zh) | 基于双合准直透镜与tec光纤的离轴式光纤旋转连接器 | |
| CN103293604B (zh) | 基于角锥棱镜的精密光纤延迟线及精确延迟控制的方法 | |
| CN104238024B (zh) | 一种基于环形柱透镜的离轴光纤旋转连接器 | |
| CN208860999U (zh) | 微型光纤准直器 | |
| US20230305236A1 (en) | Optical Signal Transmission System and Method for Rotary Joints | |
| CN104317003A (zh) | 一种同轴光准直器及其制作方法 | |
| CN109781155A (zh) | 一种含倾斜角的反射式双圈同轴型光纤传感器探头 | |
| SU1157960A1 (ru) | Устройство дл ввода излучени лазера в оптическое волокно | |
| CN220104457U (zh) | 一种验证准直镜检测工具 | |
| CN117288321B (zh) | 在线光谱仪用的光路切换系统以及在线光谱仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |