CN1417607A - 光电混合光纤旋转连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电混合光纤旋转连接器。该光纤旋转连接器由一端固定头和另一端旋转头所构成。所述的固定头包括一只法兰，法兰内设有支架，支架内设有自聚焦透镜或准直透镜、光纤连接器和输入光纤；所述的转动头，它是与固定法兰连接的外套筒内依靠轴承转动的支架组件。在转动支架上设置有透镜，透镜的一侧设置包括探测器、直流偏置电路、阻抗匹配电路和放大器组成的光接收组，及由放大器、阻抗匹配电路、直流偏置电路和光隔离器组成的光发射组；或光接收组和光发射组构成的光收发一体模块。该光纤旋转连接器内部电路和机械结构简单，光耦合易于实现。传输光信号不失真、信噪比高。装置生产成本低。

Description

光电混合光纤旋转连接器

                          技术领域

本发明提出一种光电混合光纤旋转连接器，它属于光纤旋转连接器类。

                          背景技术

光纤具有宽带宽、抗干扰、低损耗、重量轻、体积小等特性，使其在越来越多的应用领域中成为理想的信号载体。在光纤传输的种类中，在一些情况下，光信号的传输常常在线路的某个中间环节需要旋转耦合连接，如雷达天线和它的车载信号处理系统之间，海底机器人与控制船只之间，工业上应用的机械手与主控台之间的连接线路等中间都要求设有自由转动的连接装置。该装置要严格保证信道之间的对应关系和信道间相通。

目前，国际上光纤旋转连接器的专利，大体上分为四类，一类如专利文献“US PATENT 5588077 Dec.24，1996 Shane H.Woodside，et al.”所报道，它的结构带来的问题是有一路信道的部分光信号会进入另一路信道中；第二类如专利文献”US EATENT 4519670 May.28 1985 Georg Spineer，et al.”所报道，它的结构带来的问题是对应透镜短焦距的信道的端口对长焦距的信道局部遮光；第三类如专利文献”US PATENT 5371814 Dec.6 1994 Gregory H.Ames，et al.”所报道，它的结构带来的问题是机械元件和传动齿轮的加工精度及安装精度均要求很高，较难以实现；第四类如专利文献”US PATENT 4724116 Feb.12 1988William W.Spencer，et al.”所报道，它的结构带来的问题是各部件加工与装配复杂，制作成本高。

国内光纤旋转连接器专利如“The People’s Republic of China PATENT00207539.3天津大学”所报道，它是利用对称光学结构来实现信号传输的。它存在的问题是光学结构耦合精度和机械结构加工精度要求严格。

对于光电混合型光纤旋转连接器，专利文献US PATENT 5553176 Sep.3，1996James S.Demarco，Jr.，Waterford，Conn.”曾提到一种单路光纤旋转连接器。该专利中指出，光信号传输过程中，信号先进入光电转化器，光信号转化成电信号。电信号通过转子中的光发射器，射出的光耦合通过旋转面，被定子中的探测器探测到，在定子中的电光转化器进行电光转化，转化后的光信号进入光纤中继续传输。它带来的问题是旋转器中光信号与电信号两次转化，带来的很多噪音信号。由于旋转器中含有光电转化电路、光发射电路、探测电路、电光转化电路及相应的辅助电路使旋转器的体积增大，增加了制作成本。

                          发明内容

本发明的目的在于提供一种光电混合光纤旋转连接器。该连接器内部电路和机械结构简单，光耦合易于实现。传输光信号不失真、信噪比高。装置生产成本低。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。该光纤旋转连接器由一端固定头和另一端旋转头所构成。所述的固定头包括一只法兰，法兰内设有支架，支架内设有自聚焦透镜或准直透镜、光纤连接器和输入光纤；所述的转动头，它是与固定法兰连接的外套筒内依靠轴承转动的支架组件。其特征在于转动支架上设置有透镜，透镜的一侧设置包括由探测器、直流偏置电路、阻抗匹配电路和放大器组成的光接收组，及由放大器、阻抗匹配电路、直流偏置电路和光隔离器组成的光发射组；或光接收组和光发射组构成的光收发一体模块。

上述转动支架上的透镜包括会聚式透镜。

上述的光接收组阻抗匹配电路主要包括主放大器、均衡器、峰值检波器与AGC放大器和高压偏置电路。

上述的光接收组探测器包括PIN光电二极管或PN结雪崩光电二极管。

由于本发明采用了以上的技术方案，与现有的旋转器相比，内部电路简单，避免了复杂的机械结构，使信号在耦合面的光耦合容易实现，而且通过光接收组和光发射组后，光信号的损耗得到补偿，传输信号不失真，信噪比高。该装置生产成本低。

                      附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是光接收组的电路结构框图。

图3是光发射组的电路结构框图。

图1中：

1、固定支架    2、固定法兰     3、固定螺钉    4、压圈

5、轴承        6、外套筒       7、压盖        8、密封圈

9、旋转支架    10、输出光纤    11、电源线     12、光发射组

13、光接收组   14、探测器      15、透镜       16、透镜压圈

17、定子透镜   18、光纤连接器  19、输入光纤

                      具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施作如下详述：

在图1中，固定法兰2的一端设置有外台阶和内台阶及通孔，通孔内置有固定支架1。固定支架1的内中心设置有输入光纤19和里、外两个台阶孔，固定支架1的里台阶孔内置有光纤连接器18，外台阶孔内置有定子透镜17。旋转支架9两端外径置有轴承5，内中心设置有输出光纤10、光探测器14、光接收组13、光发射组12和里、外台阶孔，旋转支架9的里台阶孔内置有透镜15，外台阶孔与透镜压圈16螺纹配合以压紧透镜15，在转子法兰中还置有电源线11。固定支架1中的定子透镜17可采用自聚焦式透镜，也可采用胶合透镜，以得到更好的光信号聚焦传输的效果，一般以前者为好。旋转支架9中的透镜15可采用会聚式透镜，以便更好汇聚光信号。旋转支架9的一端置有凸出台阶，凸出台阶与压盖7相配合。在压盖7的里端设有外台阶和内台阶孔。外套筒6的端部设置有轴承台阶孔和连接固定法兰2及压盖7的内台阶，外套筒6两端的内台阶分别置于固定法兰2及压盖7的外台阶上。为安装方便，外套筒6与固定法兰2外台阶处的连接方式可采用过盈胀合式，也可采用在外套筒6置于固定法兰2的外台阶处设置有固定螺钉3的紧固连接式。为防止光信号在传输时泄漏或外界光源对光信号的干扰的需要，固定法兰2、固定支架1、旋转支架9、外套筒6、压盖7可采用铝板、不锈钢板等非透光的材料制成。

为了保证光信号在旋转支架9中平稳传输，可在旋转支架9的一端与轴承5的外侧处设有压圈4。为了增加传输光的密封性，可在压盖7与旋转支架9的另一端凸出台阶内设置有密封圈8，可防止光信号在传输时泄漏；密封圈8可采用橡胶、塑料等软性材料制成。

在图2中，耦合过来的光信号由PIN光电二极管探测到，也可采用APD光电探测器探测光信号，以前者为好。光信号转化为电信号。电信号在通过阻抗匹配电路和前置放大器，在电路的输出端输出RF信号。匹配电路包含主放大器、均衡器、峰值检波器与AGC放大器和高压偏置电路。

在图3中，光接收组传来的RF信号经过放大器、阻抗匹配电路，由直流匹配电路驱动的LD半导体激光二极管中发射光信号。光信号在进入光纤之前，为防止光纤对光信号的发射，在电路中加入光隔离器。经过光隔离器的光信号最终射入光纤中。

Claims (4)

1、一种光电混合光纤旋转连接器，该光纤旋转连接器由一端固定头和另一端旋转头所构成，所述的固定头包括一只法兰，法兰内设有支架，支架内设有自聚焦透镜或准直透镜、光纤连接器和输入光纤；所述的转动头，它是与固定法兰连接的外套筒内依靠轴承转动的支架组件，其特征在于：转动支架上设置有透镜，透镜的一侧设置包括探测器、直流偏置电路、阻抗匹配电路和放大器组成的光接收组，及由放大器、阻抗匹配电路、直流偏置电路和光隔离器组成的光发射组；或光接收组和光发射组构成的光收发一体模块。

2、按权利要求1所说的光电混合光纤旋转连接器，其特征在于：转动支架上的透镜包括会聚式透镜。

3、按权利要求1所说的光电混合光纤旋转连接器，其特征在于：光接收组阻抗匹配电路主要包括主放大器、均衡器、峰值检波器与AGC放大器和高压偏置电路。

4、按权利要求1所说的光电混合光纤旋转连接器，其特征在于：光接收组探测器包括PIN光电二极管或PN结雪崩光电二极管。

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