DE69813854T2

DE69813854T2 - Faseroptische rotierende drehverbindung

Info

Publication number: DE69813854T2
Application number: DE69813854T
Authority: DE
Inventors: Earl Norris LEWIS; Lee Anthony BOWMAN; Thomas Robert ROGERS; P. Michael DUNCAN
Original assignee: Litton Systems Inc
Current assignee: Northrop Grumman Guidance and Electronics Co Inc
Priority date: 1997-10-02
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2018-10-03
Also published as: JP2001519541A; KR20010030884A; DK1019763T3; CA2305448C; US6104849A; AU1359999A; IL135291A0; DE69813854D1; CA2305448A1; EP1019763B1; IL135291A; KR100530630B1; TW416018B; WO1999018463A1; JP3490971B2; EP1019763A1

Description

FASEROPTISCHE DREHVERBINDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 02. Oktober 1997 eingereichten, anhängigen US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 08/942,721 und der am 15. Juli 1998 eingereichten, anhängigen US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 09/115,946.
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft allgemein faseroptische Drehverbindungen, und spezieller betrifft sie kontaktfreie faseroptische Drehverbindungen zum Übertragen von Signalen mit hoher Bitrate.
Hintergrundbildende Technik
Als faseroptische Drehverbindungen bezeichnete Vorrichtungen erlauben es, optische Signale zwischen Fasern zu übertragen, die sich auf einem rotierenden und einem stationären Element befinden. Die Vorrichtung wird als axiale Drehverbindung bezeichnet, wenn die Fasern entlang der Rotationsachse liegen. Die Vorrichtung wird als Achsversatz-Drehverbindung bezeichnet, wenn kein Zugriff auf die Rotationsachse oder die Mittellinie möglich ist. Die bei diesen zwei Typen von Drehverbindungen verwendeten Techniken sind ziemlich verschieden. Die Erfindung betrifft Achsversatz-Drehverbindungen.
Kontaktfreie faseroptische Achsversatz-Drehverbindungen wurden in solcher Weise entwickelt, wie es im für die vorliegende Rechtsnachfolgerin geltenden US-Patent Nr. 4,525,025 offenbart ist. Das Patent '025 offenbart eine faseroptische Drehverbindung, die ein gepulstes optisches Signal über eine rotierende Schnittstelle koppelt und über eine reflektierende, an einem Stator ausgebildete Ringwand und eine optische Faser verfügt, die am Stator angebracht ist und ein Ende in enger Nachbarschaft zur reflektierenden Ringwand tangential zu dieser aufweist. Ein durch eine der optischen Fasern emittiertes Signal wird entlang der reflektierenden Ringwand reflektiert und durch die andere der optischen Fasern empfangen.
Tatsächliche Verbindungen, die auf ähnliche Weise aufgebaut sind, wie sie allgemein im Patent '025 offenbart ist, waren aufgrund nicht akzeptierbarer Ausbreitungsverzögerungen, die zu einer Breitenverzerrung der Bitimpulse führen, auf einen Rotordurchmesser von 10–12 Zoll und Datenraten von 50 Megabit/s beschränkt. Es besteht Bedarf an Verbindungen mit Rotordurchmessern von 40–50 Zoll unter Verwendung gepulster optischer Signale mit Datenübertragungsraten von 100–400 Megabit/s. Um diesen Erfordernissen zu genügen, müssen zwei Kriterien erfüllt sein. Erstens müssen optische Variationen abhängig von der Drehung minimiert sein. Zweitens müssen Ausbreitungsverzögerungen kontrolliert werden, um den Effekt auf die Bitimpuls-Breitenverzerrung zu minimieren.
Optische Variationen abhängig von der Drehung können unter Verwendung mehrerer, in der Umfangsrichtung beabstandeter optischer Aufnehmer minimiert werden. Das Problem besteht darin, dass es wünschenswert ist, über so wenig Aufnehmer wie möglich zu verfügen, um die Kompliziertheit und die Kosten zu minimieren.
Ausbreitungsverzögerungen müssen kontrolliert werden. Z. B. sei ein Wellenleiter betrachtet, der mit einem durchgehenden Bogen von 360° ausgebildet ist, der über einen Umfang von 4 Metern verfügt. Wenn vier faseroptische Aufnehmer, die äquidistant um den Umfang herum liegen, auf eine gemeinsame Fotodiode fokussiert werden und eine einzelne Lichtquelle dazu verwendet wird, ein Signal an einem Einspeisepunkt in einen Wellenleiter einzuspeisen, empfängt der dem Einspeisepunkt am nächsten liegende optische Aufnehmer das übertragene Signal als Erster, und dadurch sendet er als Erster das empfangene Signal an die Fotodiode. Da der zweite optische Aufnehmer 90° entfernt liegt, trifft das optische Signal, das mit einer Geschwindigkeit von 3 ns/m ausgehend vom Einspeisepunkt läuft, 3 ns nach dem ersten am zweiten Aufnehmer ein. In ähnlicher Weise empfängt der dritte Aufnehmer das übertragene Signal nach 9 ns. So würde sich für einen kontinuierlichen Wellenleiter von 4 m Umfang eine Ausbreitungsverzögerung von 12 ns ergeben. Für ein Signal von 100 Mb/s, das über eine Bitbreite von 10 ns verfügt, das unter diesen Bedingungen zu übertragen ist, würde die Bitform durch Signale verzerrt werden, die zu verschiedenen Zeitpunkten an den verschiedenen optischen Aufnehmern eintreffen, da die Ausbreitungsverzögerungen größer als die Bitbreite sind. Eine Verbindung mit größerem Durchmesser verschärft das Problem und würde noch größere Verzögerungen zeigen.
Es existiert mindestens eine Anordnung, die aktuell vorgeschlagen wird und die beansprucht, den bereits genannten Erfordernissen hinsichtlich des Umfangs und der Datenrate zu genügen. Diese vorgeschlagene Anordnung benutzt mehrere kurze optische Faserstücke, die umfangsmäßig in Ringform an einem Stator angeordnet sind, um einen optischen Wellenleiter zu bilden. Mit einem jeweiligen kurzen Faserstück ist eine entsprechende Anzahl von Empfängern oder Aufnehmern optisch gekoppelt. Eine entsprechende Anzahl von Lasersendern ist umfangsmäßig an einem Rotor angeordnet und sendet optische Signale in den Wellenleiter, wobei jedes kurze optische Faserstück ein optisches Signal von einem der Sender empfängt.
Diese vorgeschlagene Anordnung zeigt mehrere Nachteile. Da das optische Signal in einem faseroptischen Medium übertragen wird, begrenzt die Übertragungsgeschwindigkeit in diesem faseroptischen Medium schließlich die effektive Länge des Wellenleiters, wenn die Bitrate zunimmt. So muss die Länge der kurzen Faserstücke verringert werden, wenn die Datenrate zunimmt. Diese Längenverringerung erfordert mehr Sender und Empfänger, was zu den Kosten und der Kompliziertheit beiträgt. Außerdem benötigen die Verluste im faseroptischen Medium einen kräftigeren Lasersender und/oder einen empfindlicheren Empfänger.
JP-A-57 138228 offenbart eine faseroptische Drehverbindung mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor um eine volle Umdrehung von 360° verdrehbar ist und er einen Wellenleiter beinhaltet und konzentrisch zum Stator angebracht ist. Lichtsender und -empfänger sind entlang einem Kreis angeordnet, wobei das Licht in der tangentialen Richtung gesendet wird, um innerhalb des zwischen dem Stator und dem Rotor ausgebildeten Wellenleiter reflektiert zu werden.
US-A-5 134 649 zeigt eine andere faseroptische Drehverbindung mit einem hohlen Lichtleiter, der in zwei getrennte Kanäle aufgeteilt werden kann, von denen jeder gleichzeitig die Übertragung gesonderter Information handhaben kann. Im hohlen Lichtleiter sind Lichtsender und -empfänger so angeordnet, dass durch einen Sender emittiertes Licht, das am entsprechenden Empfänger vorbeiläuft, eine Sperrzone erreicht, d. h. einen Teil des Lichtleiters, der über kein reflektierendes Material verfügt. Die Sperrzone verhindert, dass Licht den nächsten Empfänger erreicht.
Offenbarung der Erfindung
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine faseroptische Drehverbindung zu schaffen, die die oben genannten Probleme im Wesentlichen beseitigt und die oben genannten Erfordernisse im Wesentlichen erfüllt.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine faseroptische Drehverbindung zu schaffen, die ein Signal mit hoher Bitrate übertragen kann.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine faseroptische Drehverbindung zu schaffen, die einen Umfang von mindestens 4 m aufweisen kann.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine faseroptische Drehverbindung zu schaffen, die eine integrierte faseroptische Drehverbindungsanordnung ist, bei der die optische Ausrichtung während des Zusammenbaus der faseroptischen Drehverbindung ausgeführt werden kann und die keine Neuausrichtung oder spezielle Modifizierung der Maschine erfordert, in der die integrierte Anordnung positioniert wird.
Diese Aufgabe ist durch eine faseroptische Drehverbindung gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung sind durch eine faseroptische Drehverbindung mit einem Stator mit einem Wellenleiter sowie einem über eine volle Umdrehung von 360° drehbaren Rotor gelöst. Der Rotor ist konzentrisch zum Stator. Auf einem ersten Umfang sind Lichtsender positioniert, die mit dem Stator oder dem Rotor verbunden sind. Jeder der Lichtsender emittiert ein optisches Signal. Lichtempfänger sind auf einem zweiten Umfang positioniert, und sie sind hinsichtlich des Stators und des Rotors mit dem anderen dieser Elemente verbunden. Die optischen Signale werden tangential zum Wellenleiter emittiert und in kurzen Sehnenstücken entlang dem Wellenleiter reflektiert. Über die gesamte Umdrehung des Rotors von 360° wird jedes optische Signal durch weniger als alle der zweiten Anzahl von Lichtempfängern empfangen.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist die Anzahl der Lichtempfänger größer als die Anzahl der Lichtsender. Das optische Signal wird nur durch solche Lichtempfänger empfangen, die unter einem Abstand vom Lichtsender liegen, für den sich eine akzeptierbare Ausbreitungsverzögerung ergibt. Bestimmte Lichtempfänger empfangen während eines Teils der Umdre hung des Rotors von 360° kein optisches Signal.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch eine faseroptische Drehverbindung mit einem Stator mit einem Wellenleiter und einem über eine vollständige Umdrehung von 360° drehbaren Rotor gelöst. Der Rotor ist konzentrisch zum Stator. Am Stator ist eine erste Anzahl von Lichtsendern positioniert. Jeder Lichtsender der ersten Anzahl emittiert ein optisches Signal. Eine zweite Anzahl von Lichtempfängern ist am Rotor positioniert. Eine dritte Anzahl von Lichtsendern ist am Rotor positioniert. Jeder Lichtsender der dritten Anzahl emittiert ein optisches Signal. Eine vierte Anzahl von Lichtempfängern ist am Stator positioniert. Jedes optische Signal der ersten Anzahl wird tangential in den Wellenleiter emittiert und in kurzen Sehnenstücken entlang dem Wellenleiter reflektiert, und jedes wird durch weniger als alle Lichtempfänger der zweiten Anzahl über die volle Umdrehung des Rotors von 360° empfangen. Jedes der optischen Signale der dritten Anzahl von Lichtsendern am Rotor wird tangential in den Wellenleiter emittiert, und jedes wird über die volle Umdrehung des Rotors von 360° durch weniger als alle Lichtempfänger der vierten Anzahl empfangen.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist die zweite Anzahl von Lichtempfängern größer als die erste Anzahl von Lichtsendern.
Gemäß noch einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist die vierte Anzahl von Lichtempfängern größer als die dritte Anzahl von Lichtsendern.
Andere Schwierigkeiten können dann auftreten, wenn eine faseroptische Drehverbindung z. B. in einer Catscanmaschine installiert wird, wie es unten erläutert ist.
Der Stator ist im Allgemeinen das Außenelement, und der Rotor ist im Allgemeinen das Innenelement. Der Stator und der Rotor verfügen im Allgemeinen jeweils über mehrere Stellen, wobei ein optisches Signal an einer speziellen Stelle über ein faseroptisches Kabel entweder eingegeben oder ausgegeben wird. Jede Stelle verfügt an jeder Stelle über einen optischen Sender/-Empfänger. Die Schwierigkeit bei einer derartigen Anordnung besteht darin, dass sich die faseroptischen Kabel radial ausgehend von einem optischen Sender/Empfänger erstrecken. Da sich die optischen Fasern radial erstrecken, müssen in einem Gerüst, in dem die faseroptische Drehverbindung zu platzieren ist, Öffnungen ausgebildet sein, um jede optische Faser aufzunehmen. Ferner soll es nicht möglich sein, dass die optische Faser aus tritt, da andere Vorrichtungen im Weg sind.
Unter Verwendung der vorigen Anordnung wird der einen Wellenleiter enthaltende Stator im Gerüst installiert. Dann werden die Lichtsender/-empfänger am Stator und Rotor installiert. Die Lichtsender/-empfänger und die optischen Fasern müssen ausgerichtet werden. Z. B. kann eine faseroptische Drehverbindung in einer Catscanmaschine installiert werden. Für die Catscanmaschine und die faseroptische Drehverbindung existieren verschiedene Hersteller. Dies bedeutet, dass der Zusammenbau und die Ausrichtung der faseroptischen Drehverbindung in den Räumlichkeiten des Kunden erfolgen müssen. Dies ist sowohl unzweckdienlich als auch teuer.
Diese Schwierigkeiten werden durch eine faseroptische Drehverbindung mit einem einen Wellenleiter enthaltenden Stator in starkem Ausmaß überwunden, und die obigen Aufgaben der Erfindung werden dadurch gelöst. Ein Rotor ist über eine vollständige Umdrehung von 360° drehbar, und er ist konzentrisch zum Stator. Eine erste Anzahl von Lichtsendern ist an einem ersten Umfang positioniert und mit dem Stator oder dem Rotor verbunden, wobei jeder Lichtsender der ersten Anzahl ein optisches Signal emittiert. Eine erste Anzahl optischer Fasern ist jeweils einem entsprechenden der Lichtsender zugeordnet, und jede optische Faser erstreckt sich im Wesentlichen tangential in Bezug auf den ersten Umfang. Eine zweite Anzahl von Lichtempfängern ist auf einem zweiten Umfang positioniert und mit dem anderen Element betreffend den Stator und den Rotor verbunden. Eine zweite Anzahl optischer Faser ist jeweils einem entsprechenden der Lichtempfänger zugeordnet, wobei sich jede optische Faser im Wesentlichen tangential zum zweiten Umfang erstreckt. Jedes optische Signal wird tangential in den Wellenleiter emittiert und mit kurzen Sehnenstücken entlang desselben reflektiert, und jedes optische Signal wird durch weniger als alle Lichtempfänger der zweiten Anzahl über die vollständige Umdrehung des Rotors von 360° empfangen.
Noch andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung, in der nur die bevorzugten Ausfühungsformen der Erfindung angegeben und beschrieben sind, einfach durch Veranschaulichen der besten Art, wie sie zum Ausführen der Erfindung erdacht wurde, leicht erkennbar werden. Wie es zu erkennen ist, sind für die Erfindung andere und verschiedene Ausführungsformen möglich, und mehrere Einzelheiten können auf verschiedene, ersichtliche Weise modifiziert werden, alles ohne Abweichung von der Erfindung. Demgemäß sind die Zeichnungen und die Beschreibung als der Art nach veranschaulichend und nicht als be schränkend anzusehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Für ein vollständigeres Verständnis der Erfindung sowie von Vorteilen derselben wird nun auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Merkmale kennzeichnen.
1 ist eine schematische, repräsentierende Ansicht einer erfindungsgemäßen faseroptischen Drehverbindung;
2 ist eine perspektivische Teilschnittansicht der faseroptischen Drehverbindung der 1;
3 ist eine schematische, repräsentative Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen faseroptischen Drehverbindung;
4A ist eine schematische, repräsentierende Ansicht eines alternativen Signalkombinierers für die faseroptischen Drehverbindungen der 1 und 3;
4B ist eine Seitenansicht eines Sternkopplers in der 4A;
5 ist eine schematische, repräsentative Ansicht einer alternativen Anordnung mit Licht, das bei zwei Wellenlängen λ₁ und λ₂ gesendet wird, wie sie bei den faseroptischen Drehverbindungen der 1 und 2 verwendbar sind;
6 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, die ein Array faseroptischer Drehverbindungen mit Mehrkanalfähigkeit zeigt; und
7 ist eine schematische repräsentativen Ansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen faseroptischen Drehverbindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Es wird nun auf die 1 und 2 Bezug genommen, in denen eine erste Ausführungsform einer faseroptischen Drehverbindung, die allgemein mit 14 gekennzeichnet ist, dargestellt ist, die gemäß den Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist. Die faseroptische Verbindung 14 ist in jeder Umgebung verwendbar, bei der ein großer Durchmesser erforderlich ist, wobei Signale mit hoher Bitrate übertragen werden können, und sie ist insbesondere für eine Catscanmaschine von Nutzen. Der Zweckdienlichkeit halber wird die faseroptische Drehverbindung hinsichtlich der in der 1 dargestellten Ausrichtung beschrieben, und demgemäß sind Begriffe wie "oberhalb", "nach oben" und "in der Uhrzeigerrichtung" sowie "in der Gegenuhrzeigerrichtung", wie hier verwendet, in relativem Sinn auszulegen.
Die faseroptische Drehverbindung 14 verfügt über einen Stator 16 und einen Rotor 18. Der Rotor 18 verfügt über einen kreisförmigen Außenumfang 20. Der Stator 16 beinhaltet einen Wellenleiter 22 mit einer inneren Ringfläche 24, einer Oberseite 26 und einer Unterseite 28. Die Fläche 24 ist in acht ungefähr gleiche Abschnitte oder Gebiete unterteilt, die zwischen reflektierenden Abschnitten 32, 38, 46, 54 und Gebieten 34, 42, 50, 58 mit Signalen mit niedrigem Pegel abwechseln. Die reflektierenden Abschnitte 32, 38, 46, 54 verfügen über eine polierte, reflektierende Goldbeschichtung. Die Gebiete 34, 42, 50, 58 können reflektierend sein, müssen es aber nicht. Jeder Abschnitt erstreckt sich so über eine Winkelbogenlänge von 45°. Imaginäre Grenzen 36, 40, 44, 48, 52, 56, 60 und 62 unterteilen reflektierende Abschnitte und Gebiete mit Signalen niedrigen Pegels 32, 34; 34, 38; 38, 42; 42, 46; 46, 50; 50, 54; 54, 58; bzw. 58, 32.
Vier Lichtsender, die als Lichteinspeiseprismen 70, 72, 74 und 76 dargestellt sind, sind mit Abstandsintervallen von 90° positioniert, und sie sind am Wellenleiter 30 befestigt und erstrecken sich radial nach innen von dort. Für alle unter Bezugnahme auf die 1–6 beschriebenen Lichtsender und -empfänger können andere Lichtumlenk-Bauteile verwendet werden, solange das Licht unter einem Winkel von 90° umgelenkt wird, wie optische Fasern, die unter einem Winkel von 45° abgeschnitten sind, oder ein verformbares Rohr kleinen Durchmessers mit einer optischen Faser in einem Rohr, das um 90° gebogen ist.
Wie es in der 1 dargestellt ist, befindet sich das Prisma 70 an der 6-Uhr-Position, das Prisma 72 an der 3-Uhr-Position, das Prisma 72 an der 12-Uhr-Position und das Prisma 76 an der 9-Uhr-Position. Das Prisma 70 verfügt über eine Fläche 70', die sich über die Grenze 62 hinweg erstreckt und mit einer reflektierenden Ringfläche 24 verbunden ist. Im Reflexionssegment 32 ist eine rechtwinklige Lichteinspeisefläche 70' positioniert, um Licht in der Gegenuhrzeigerrichtung einzuspeisen, wie es in der 1 dargestellt ist. In ähnlicher Weise verfügen die Prismen 72, 74 und 76 über Flächen 72', 74' und 76', die jeweils mit der reflektierenden Ringfläche 24 verbunden sind und die sich jeweils über die Grenze 40, 48 bzw. 56 erstrecken. Rechtwinklige Flächen 72', 74' und 76' sind innerhalb der Reflexionselemente 38, 46 bzw. 54 positioniert, und sie speisen Licht in der Gegenuhrzeigerrichtung ein, wenn der Koppler ausgerichtet ist, wie es in der 1 dargestellt ist.
Eine Lichtquelle, wie ein Laser 80, emittiert ein optisches Signal in einen Strahlteiler 82. Optische Fasern 84 und 86 sind an einem Ende mit dem Strahlteiler 82 und am entgegengesetzten Ende mit dem Prisma 74 bzw. 70 verbunden. Eine zweite Lichtquelle, wie ein Laser 90, emittiert ein optisches Signal in einen Strahlteiler 92. Optische Fasern 94, 96 verfügen über ungefähr gleiche Länge, und sie sind an einem Ende mit dem Strahlteiler 92 und am entgegengesetzten Ende mit dem Prisma 76 bzw. 72 verbunden. Die Laser 80, 90 werden durch dasselbe elektrische Signal angesteuert.
Zwölf Lichtempfänger, die als Prismen dargestellt sind, sind vorzugsweise in der Umfangsrichtung gleich beabstandet am Außenumfang 20 des Rotors 80 positioniert, und sie erstrecken sich von dort radial nach außen. Die Prismen könnten auch ungleichmäßig beabstandet sein. Anstelle von Prismen können andere Lichtumlenk-Bauteile verwendet werden, solange das Licht mit einem Winkel von ungefähr 90° umgelenkt wird. Jedes Prisma 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120 und 122 verfügt über eine entsprechende Fläche 100', 102', 104', 106', 108', 110', 112', 114', 116', 118', 120' und 122', die am Außenumfang 20 befestigt ist. Eine Lichtempfangsfläche 100'', 102'', 104'', 106'', 108'', 110'', 112'', 114'', 116'', 118'', 120'' und 122'' erstreckt sich rechtwinklig ausgehend vom Außenumfang 20. Demgemäß ist, wie es in der 1 dargestellt ist, jedes Lichtempfangsprisma mit einem Intervall von 30° zum am nächsten benachbarten Lichtempfangsprisma positioniert. Die Lichtempfangsflächen 100'', 102'', 104'', 106'', 108'', 110'', 112'', 114'', 116'', 118'', 120'' und 122'' zeigen in der Uhrzeigerrichtung, wie es in der 1 dargestellt ist. Lichteinspeiseflächen 70'', 72'', 74'' und 76'' zeigen in der Gegenuhrzeigerrichtung, wie es in der 1 dargestellt ist. Die Ausrichtung dieser Flächen kann umgekehrt werden, solange die Lichteinspeiseflächen in der entgegengesetzten Richtung in Bezug auf die Lichtempfangsflächen zeigen. Vorzugsweise ist die Winkelbogenlänge zwischen den Lichtempfangsprismen 100–122 kleiner als die Winkelbogenlänge der Reflexionsabschnitte 32, 38, 46, 54.
Faseroptische Kabel 140, 142, 144, 146, 148, 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162 sind an einem Ende mit den Lichtempfangsprismen 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120 bzw. 122 und am entgegengesetzten Ende mit einem Signalkombinierer oder Mischstab 180 verbunden. Alle faseroptischen Kabel 140–162 sollten ungefähr dieselbe Länge aufweisen, um Ausbreitungsverzögerungen zu vermeiden, so dass im Mischstab 180 empfangene Signale nahezu gleichzeitig empfangen werden. Auf diese Weise kombiniert der Mischstab 180 Licht von allen faseroptischen Kabeln in ein optisches Signal. Der Mischstab 180 emittiert das optische Signal, das dann durch eine Linse 182 durch ein optisches Element mit einem runden oder geraden Schlitz 184 auf eine Fotodiode 186 fokussiert wird. die Fotodiode 186 wandelt das optische Signal auf bekannte Weise in ein elektrisches Signal um.
Die Ringfläche 24, die Oberseite 26 und die Unterseite 28 des Wellenleiters 22 bilden eine U-Form, wie es in der 2 dargestellt ist. Der Rand des Rotors 18 ist zwischen den Flächen 26 und 28 und radial einwärts der Fläche 24 positioniert. Vorzugsweise sind die Lichtempfangsprismen vertikal von den Lichteinspeiseprismen beabstandet, jedoch mit radialer Überlappung, wie es in der 2 dargestellt ist. Die Lichtempfangsprismen befinden sich in einer Ebene, und vertikal beabstandete Lichtsendeprismen befinden sich in einer anderen Ebene, die vertikal zur ersten Ebene beabstandet ist.
Im Betrieb kann sich der Rotor 18 entweder in der Uhrzeiger-oder der Gegenuhrzeigerrichtung drehen, wie es in der 1 dargestellt ist. Die Laser 80 und 90 senden nahezu gleichzeitig ein optisches Signal mit identischer Information in die Strahlteiler 82, 92. Die Strahlteiler 82, 92 teilen jedes Signal in zwei optische Signale auf und speisen diese Signale in die optischen Fasern 84, 86 bzw. 94, 96 ein. Die Fasern 84, 86 und 94, 96 sind von ungefähr gleicher Länge, um Ausbreitungsverzögerungen zu vermeiden. Dann wird jedes Signal durch ein jeweiliges Prisma 70, 72, 74, 76 in einen jeweiligen Reflexionsabschnitt 32, 38, 46, 54 des Wellenleiters 22 eingespeist. Jedes durch ein jeweiliges Prisma 70, 72, 74, 76 emittiertes Signal wird nahezu gleichzeitig emittiert und enthält identische Information. Die Leistung eines vorgegebenen Signals wird, teilweise, durch die gewünschte Datenrate bestimmt. Die Verwendung mehrerer Lichtquellen um den Umfang des Rotors 18 oder des Stators 16 herum erlaubt es, das übertragene Signal an mehreren Stellen aufzunehmen. Die Signale werden im Kombinierer 180 aufsummiert, um ein Signal zu liefern, mit dem die erforderliche Bitfehlerrate erfüllt werden kann. Z. B. ist es aus der Kommunikationstheorie bekannt, dass ein optischer Empfänger, der einen Bitstrom mit einer Datenrate von 125 Mb/s empfangen kann, minimal 8 × 10^–7 Watt empfangen muss, um einer Bitfehlerrate von 1 × 10^–9 zu genügen. Obwohl die Lichtsender 70, 72, 74, 76 in der Figur mit Intervallen von 90° dargestellt sind, ist es bekannt, dass ein gleichmäßigeres Signal empfangen wird, wenn sich der Rotor 18 in Bezug auf den Stator 16 bewegt, wenn die Lichtsender nicht genau mit Intervallen von 90° positioniert sind. Z. B. können unter einem Satz von Bedingungen die Lichtsender bei 0°, 82,5°, 165° und 247,5° angeordnet sein. Die Anzahl und der Ort der Quellen können variiert werden, um den Datenrate-Erfordernissen zu genügen.
Die von den Flächen 70'', 72'', 74'', 76'' emittierten vier optischen Signale fallen auf die Reflexionsflächen 32, 38, 46 bzw. 54 und werden von diesen abgelenkt, und sie breiten sich entlang jeder Fläche in kurzen Sehnenpfaden fort, bis sie, wie es in der 1 dargestellt ist, von den Lichtempfangsprismen 112, 106, 100 bzw. 118 ausgeblendet und empfangen werden. Prismen, die benachbart zu Gebieten mit Signalen niedrigen Pegels liegen, empfangen keine optischen Signale. Z. B. empfangen, wie es in der 1 dargestellt ist, die Prismen 110, 108, 104, 102, 122, 120, 116, 114 keine optischen Signale.
Es wird speziell auf das Prisma 70 und die Prismen 112, 110, 108, wie in der 1 dargestellt, Bezug genommen, und von diesen empfängt alleine das Prisma 112 ein nutzbares Signal, da das vom Prisma 70 emittierte Signal geschwächt oder gestreut wird. Wenn z. B. ein Laser von 40 Milliwatt verwendet wird, sollte das Prisma 112 ein optisches Signal empfangen, das einem elektrischen Signal von 19 mW entspricht, während die um 30° entfernt positionierten Prismen 110 ein optisches Signal entsprechend einem elektrischen Signal von 3 mV empfangen sollten und das Prisma 108 ein einem elektrischen Signal von 0,5 mW entsprechendes optisches Signal empfangen sollte. Die Intensität des optischen Signals ist im Reflexionsabschnitt 32 verwendbar, wird jedoch zu niedrig, wenn das optische Signal das Gebiet 34 erreicht. Das im Gebiet 34 empfangene optische Signal ist ausreichend niedrig, damit es nicht erfasst wird. Wenn das optische Signal erfasst würde, würde es zu einer Bitbreitenverzerrung aufgrund einer Ausbreitungsverzögerung führen. Ein Grund dafür, dass das Signal nicht erfasst wird, besteht darin, dass bei der Erfindung Störsignalpegel verwendet werden, die für einen Verstärker, der Signale von 100–400 Megabit/s erzeugen kann, ungefähr 1–2 mV betragen. Wenn diese Prismen 110, 108, 104, 102, 122, 120, 116, 114 ein optisches Signal empfangen würden, würde sich aufgrund der Ausbreitungsverzögerung eine Bitverzerrung ergeben.
Dann wird jedes optische Signal über die Fasern 152, 146, 140 bzw. 158 an den Signalsummierer 180 übertragen, in dem die vier Signale kombiniert und aufsummiert werden. Vorteilhafterweise überwindet diese Anordnung optische Amplitudenschwankungen dadurch, dass Signale an alle Rotationspositionen des Rotors 18 übertragen werden können, und sie ermöglicht es, die Signale von mehreren Orten aufzusummieren, um zu gewährleisten, dass an allen Rotationspositionen des Rotors 18 ein starkes Signal empfangen wird. Z. B. erstreckt sich, gemäß der 1, jeder der Reflexionsbereiche des Wellenleiters über 45°. Demgegenüber sind die Prismen mit einem Winkel von 30° beabstandet. So befinden sich während des Rotors 18 mindestens ein Prisma, und zeitweilige zwei Prismen, innerhalb eines vorgegebenen Reflexionsabschnitts.
Vorteilhafterweise überwindet die Erfindung in starkem Ausmaß Ausbreitungsverzögerungen auch dadurch, dass das optische Signal an 94° getrennten Stellen eingespeist wird. Die Länge des Wellenleiters und/oder die Länge, gemäß der der Empfänger in jedem Quadranten von 90° vom Sender positioniert ist, ist auf eine Länge beschränkt, die eine akzeptierbare Bitverzerrung erlaubt. Demgemäß muss, wenn die Bitrate zunimmt, die in jedem Quadranten von 90° verwendete Länge des Wellenleiters abnehmen, und/oder es müssen zusätzliche Sender verwendet werden. Bei der Erfindung werden mehr Empfänger als Sender verwendet, und es wird verhindert, dass bestimmte Empfänger während eines Teils der Umdrehung des Rotors um 360° ein optisches Signal empfangen. Schließlich kann die Bitrate zunehmen, bis es nicht mehr möglich ist, über eine akzeptierbare Länge des Wellenleiters zu verfügen, damit unter allen Winkeln ein gleichmäßiges Signal aufgenommen werden kann. In diesem Fall kann es wünschenswert sein, zusätzliche Lichteinspeiseprismen am Stator und zusätzliche Lichtempfangsprismen um den Rotor herum anzubringen, um die Pfadlänge um die reflektierende Ringfläche zwischen dem Lichteinspeiseprisma und dem Lichtempfangsprisma zu verkürzen.
Ein Vorteil dadurch, dass sich das Signal in Luft statt in einem Medium wie Glas oder Kunststoff ausbreiten kann, besteht darin, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeiten in Luft höher sind. (Die Ausbreitungsgeschwindigkeit für Luft beträgt ungefähr 3 ns/m; die Ausbreitungsgeschwindigkeit für Glas mit einem Brechungsindex von 1,41 entspricht ungefähr 5 ns/m.) Die Ausbreitungsgeschwindigkeit bestimmt schließlich die effektive Länge des Wellenleiters, die bei zunehmender Bitrate verwendet werden kann. So ist zum Übertragen des Signals eine größere Länge des Wellenleiters verfügbar, wenn sich das Signal in Luft statt in Glas oder einer Faser ausbreitet.
In der 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei eine faseroptische Drehverbindung, die allgemein mit 200 gekennzeichnet ist, dargestellt ist, die gemäß den Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist.
Bei vielen Anwendungen ist es erforderlich, Daten vom rotierenden zum stationären Element sowie Steuersignale vom stationären zum rotierenden Element zu übertragen. Andere Anwendungen können das entgegengesetzte Szenarium erforderlich machen. In jedem Fall sind Bidirektional-Eigenschaften erforderlich. Vorteilhafterweise sorgt die Erfindung für die Fähigkeit, bidirektionale Signale auf denselben Wellenleiter zu übertragen. Dieses Merkmal ist in Zusammenhang mit der Gehäusebildung und dem räumlichen Umfang von extremer Bedeutung, der für eine faseroptische Drehverbindung großen Durchmessers benötigt wird.
Zwei optische Signale können durch denselben Wellenleiter übertragen werden, jedoch müssen sie in diesem in entgegengesetzten Richtungen laufen. So kann ein von einem Rotor und einem Rahmen herrührendes Signal in entgegengesetzten Richtungen eingespeist werden, und die zwei Signale mischen einander nicht, und sie zeigen kein Übersprechen, da ihr Aufnehmeranordnungen über Richtwirkung verfügen.
Die faseroptische Drehverbindung 200 (3) ist eine bidirektionale Ver-bindung mit Duplexbetrieb, wobei Signale vom rotierenden Rotor zum Stator oder vom Stator zum rotierenden Rotor, oder beides, übertragen werden können.
Die faseroptische Drehverbindung 200 verfügt über einen Stator 202 und einen Rotor 204. Der Rotor 204 verfügt über einen kreisförmigen Außenumfang 206. Der Stator 204 beinhaltet einen Wellenleiter 208 mit einer ringförmigen Reflexionsfläche 210 und einer Oberseite (nicht dargestellt) sowie einer Unterseite (nicht dargestellt). Die Fläche 210 ist in 18 abwechselnde Abschnitte oder Gebiete unterteilt, die zwischen Reflexionsabschnitten 220, 224, 228, 232 bzw. Gebieten 226, 234, 242, 250 mit Signalen niedrigen Pegels abwechseln.
Vier Lichtsender, die als Lichteinspeiseprismen 280, 282, 284, 286 dargestellt sind, sind mit Abstandsintervallen von 90° positioniert und an einem Wellenleiter 208 befestigt, und sie erstrecken sich von dort radial nach innen. Anstelle von Prismen können andere Lichtumlenk-Bauteile verwendet werden, solange das Licht unter einem Winkel von 90° umgelenkt wird. Wie es in der 3 dargestellt ist, befindet sich das Prisma 280 an der 6-Uhr-Position, das Prisma 282 an der 3-Uhr-Position, das Prisma 286 an der 12-Uhr-Position und das Prisma 286 an der 9-Uhr-Position. Die Prismen 280, 282, 284 und 286 verfügen über Flächen 280', 282', 284' und 286', die an der Ringfläche 210 befestigt sind. Rechtwinklige Flächen 280'', 282'', 284'' und 286'' befinden sich in nicht reflektierenden Segmenten 250, 226, 234 bzw. 242. Die rechtwinkligen Flächen 280'', 282'', 284'' und 286'' zeigen in der Gegenuhrzeigerrichtung, wie es in der 1 dargestellt ist.
Eine Lichtquelle, wie ein Laser 290, emittiert ein optisches Signal in einen Strahlteiler 292. Optische Fasern 294, 296 sind an einem Ende mit dem Strahlteiler 292 und an den entgegengesetzten Enden mit Prismen 284, 280 verbunden. Eine zweite Lichtquelle, wie ein Laser 291, emittiert ein optisches Signal in einen Strahlteiler 297. Optische Fasern 298, 299 sind an einem Ende mit dem Strahlteiler 297 und an ihren entgegengesetzten Enden mit den Prismen 286 bzw. 282 verbunden.
Zwölf Lichtempfänger, die als Prismen dargestellt sind, sind mit gleichem Abstand in der Umfangsrichtung fest am Stator 202 zwischen dem Wellenleiter 208 und dem Rotor 204 positioniert. Anstelle von Prismen können andere Lichtumlenk-Bauteile verwendet werden, solange das Licht unter einem Winkel von 90° umgelenkt wird. Jedes Prisma verfügt über eine Lichtempfangsfläche 300', 302', 304', 306' 308', 310', 312', 314', 316', 318', 320' und 322', die sich rechtwinklig in Bezug auf die Ringfläche 210 erstreckt und in der Gegenuhrzeigerrichtung zeigt, wie es in der 3 dargestellt ist. Faseroptische Kabel 350, 352, 354, 356, 358, 360, 362, 364, 366, 368, 370 und 372 sind an einem Ende mit den Lichtempfangsprismen 300, 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318, 320 bzw. 322 verbunden, und an ihren entgegengesetzten Enden sind sie mit einem Signalkombinierer oder einem Mischstab 380 verbunden. Alle faseroptischen Kabel 350–372 sollten ungefähr dieselbe Länge aufweisen, um Ausbreitungsverzögerungen zu vermeiden. Der Mischstab 380 emittiert ein durch eine Linse 282 fokussiertes Signal durch ein optisches Element mit einem geraden oder runden Schlitz 384 auf eine Fotodiode 386. Die Fotodiode 386 wandelt das optische Signal auf bekannte Weise in ein elektrisches Signal um.
Vier Lichtempfänger, die als Lichteinspeiseprismen 480, 482, 484 und 486 dargestellt sind, sind am Rotor 204 befestigt und erstrecken sich von dort radial nach außen. Wie es in der 3 dargestellt ist, befindet sich das Prisma 480 an der 6-Uhr-Position, das Prisma 482 an der 3-Uhr-Position, das Prisma 484 an der 12-Uhr-Position und das Prisma 486 an der 9-Uhr-Position. Die Prismen 480, 482, 484 und 486 verfügen über Lichteinspeiseflächen 480', 482', 484' bzw. 486', um Licht in der Uhrzeigerrichtung einzuspeisen, wie es in der 3 dargestellt ist.
Eine Lichtquelle, wie ein Laser 490, emittiertes ein optisches Signal in den Strahlteiler 492. Optische Fasern 494, 496 sind an einem Ende mit dem Strahlteiler 492 und an ihren entgegengesetzten Enden mit dem Prisma 484 bzw. 480 verbunden. Eine zweite Lichtquelle, wie ein Laser 491, emittiert ein optisches Signal in einen Strahlteiler 497. Die optischen Fasern 498, 499 sind an einem Ende mit dem Strahlteiler 497 und an ihren entgegengesetzten Enden mit den Prismen 482 bzw. 486 verbunden.
Zwölf Lichtempfänger, die als Prismen dargestellt sind, sind in der Umfangsrichtung gleich beabstandet am Außenumfang 206 des Rotors 204 positioniert, und sie erstrecken sich von dort radial nach außen. Anstelle von Prismen können andere Lichtumlenk-Bauteile verwendet werden, solange das Licht unter einem Winkel von 90° umgelenkt wird. Jedes Prisma 500, 502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520 und 522 verfügt über eine entsprechende Fläche 500', 502', 504', 506', 508', 510', 512', 514', 516', 518', 520' und 522', die am Außenumfang 206 befestigt ist. Eine Lichtempfangsfläche 500'', 502'', 504'', 506'', 508'', 510'', 512'', 514'', 516'', 518'', 520'' und 522'' erstreckt sich rechtwinklig ausgehend vom Außenumfang 206. Demgemäß ist, wie es in der 3 dargestellt ist, jedes Lichtempfangsprisma mit einem Intervall von 30° zum nächst-benachbarten Lichtprisma positioniert. Die Lichtempfangsflächen 500'', 502'', 504'', 506'', 508'', 510'', 512'', 514'', 516'', 518'', 520'' und 522'' zeigen in der Uhrzeigerrichtung, wie es in der 4 dargestellt ist. Die Ausrichtung dieser Flächen kann umgekehrt werden, solange die Lichteinspeiseflächen entgegengesetzt zu den Lichtempfangsflächen zeigen.
Faseroptische Kabel 550, 552, 554, 556, 558, 560, 562, 564, 566, 568, 570, 572 sind an einem Ende mit den Lichtempfangsprismen 500, 502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520 bzw. 522 und an ihren entgegengesetzten Enden mit einem Signalkombinierer oder Mischstab 180 verbunden. Alle faseroptischen Kabel 550–572 sollten von ungefähr gleicher Länge sein, um Ausbreitungsverzögerungen zu vermeiden, damit am Mischstab 580 empfangene Signale nahezu gleichzeitig empfangen werden. Der Mischstab 580 emittiert ein Signal, das durch eine Linse 582 durch ein wahlweises Element mit einem geraden oder runden Schlitz 584 in eine Fotodiode 586 fokussiert wird. Die Fotodiode 586 wandelt das optische Signal auf bekannte Weise in ein elektrisches Signal um.
Im Betrieb kann sich der Rotor 204 entweder in der Uhrzeiger- oder der Gegenuhrzeigerrichtung drehen, wie es in der 3 dargestellt ist. Die Laser 290 und 291 senden nahezu gleichzeitig ein optisches Signal mit identischer Information in die Strahlteiler 292, 297. Die Strahlteiler 290, 291 unterteilen jedes Signal in die optischen Fasern 294 und 296 bzw. 298 und 299. Jedes Signal wird dann durch ein jeweiliges Prisma 284, 280, 286, 282 in einen jeweiligen Reflexionsabschnitt 236, 220, 244 bzw. 228 des Wellenleiters 208 in der Gegenuhrzeigerrichtung eingespeist, und es breitet sich entlang jeder Fläche in kurzen Sehnenpfaden aus, bis es, wie es in der 3 dargestellt ist, durch die Lichtempfangsprismen 500, 506, 512, 518 ausgeblendet und empfangen wird. Alle durch ein jeweiliges Prisma 284, 280, 286, 282 emittierten Signale werden nahezu gleichzeitig emittiert und enthalten dieselbe Information. In ähnlicher Weise senden die Laser 480 und 491 jeweils nahezu gleichzeitig ein optisches Signal mit derselben Information in die Strahlteiler 492, 497. Die Strahlteiler 492, 497 teilen jedes Signal in die optischen Fasern 494, 496 bzw. 498, 499 auf. Jedes Signal wird dann durch ein jeweiliges Prisma 484, 480, 486, 482 in der Uhrzeigerrichtung in einen jeweiligen Reflexionsabschnitt 232, 238, 240 bzw. 224 des Wellenleiters 208 eingespeist und breitet sich entlang jeder Fläche in kurzen Sehnenpfaden aus, bis es, wie es in der 3 dargestellt ist, durch die Lichtempfangsprismen 310, 304, 324, 316 ausgeblendet und empfangen wird. Jedes Prisma kann über seine Lichtempfangsfläche nur ein optisches Signal empfangen.
Bestimmte Prismen empfangen an einer vorgegebenen Rotationsposition keinerlei optische Signale. Z. B. empfangen, wie es in der 3 dargestellt ist, die Prismen 502, 504, 508, 510, 514, 516, 520, 522 sowie 300, 302, 306, 308, 312, 314, 318, 320 keine optischen Signale. Wenn diese Prismen ein optisches Signal empfangen würden, würde sich aufgrund der Ausbreitungsverzögerung eine Bitverzerrung ergeben.
Alle optischen Signale werden dann über die Fasern 354, 360, 366, 372 sowie 550, 556, 562, 568 an Signalsummierer 380, 580 übertragen, wo die vier Signale kombiniert und aufsummiert werden. Vorteilhafterweise löst diese Anordnung optische Amplitudenschwankungen dadurch, dass sie es zulässt, Signale an alle Rotationspositionen des Rotors 18 zu übertragen und sie es erlaubt, die Signale von mehreren Orten aufzusummieren, um zu gewährleisten, dass an allen Rotationspositionen des Rotors 204 ein starkes Signal empfangen wird.
In der 4A ist eine alternative Anordnung für den Signalkombinierer 380 dargestellt. Der Deutlichkeit halber sind nur Bezugszahlen aufgezählt, die von der in der 3 dargestellten Ausführungsform verschieden sind. Anstelle der Verwendung von Mischstäben 380 und 580 sind Sternkoppler 380' bzw. 580' verwendet. Die von den faseroptischen Kabeln 350–372 zum Sternkoppler 380' gesendeten optischen Signale werden in einem Konkavspiegel 382' emittiert und auf ein zentral positioniertes faseroptisches Kabel 383 (48) fokussiert und reflektiert. Dieses kombinierte Signal wird dann an eine Fotodiode (nicht dargestellt) übertragen und auf bekannte Weise in ein elektrisches Signal gewandelt. Der Sternkoppler 580' arbeitet auf dieselbe Weise wie der Sternkoppler 380'.
In der 5 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei dieser dritten Ausführungsform ist ein Sternkoppler dargestellt, obwohl auch ein Mischstab verwendet werden könnte. Der Deutlichkeit halber sind nur Bezugszahlen aufgelistet, die von den in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen verschieden sind. Auch sind der Deutlichkeit halber nur zusätzliche Lichtquellen dargestellt und erläutert, die das Bedienen, ein optisches Signal vom Stator zum Rotor zu übertragen. Es ist zu beachten, dass zusätzliche Lichtquellen hinzugefügt werden könnten, um Lichtsignale vom Rotor zum Stator zu senden. Ferner ist zu beachten, dass in beiden Richtungen zwei Kanäle vorliegen können.
Beim erfindungsgemäßen faseroptischen Kommunikationssystem können durch Signalmultiplexbetrieb zusätzlich optische Signale für eine faseroptische Datenübertragungsstrecke hinzugefügt werden. Diese Technik verwendet Lichtquellen verschiedener Wellenlängen zum Übertragen von Signalen. Wenn z. B. zwei elektrische Signale auf einer einzelnen Faser zu übertragen sind, ist es möglich, diese dadurch auszuführen, dass Lichtquellen mit λ₁ und λ₂ verwendet werden. Diese zwei verschiedenen Wellenlängen können durch die Faser übertragen werden und, vor der Erfassung, durch optische Fasern aufgeteilt werden.
Auch existieren mit der 5 zwei Lichtquellen 610, 612 anstelle einer einzelnen Lichtquelle 80. Die Lichtquellen 610, 612 speisen optische Signale mit Wellenlängen λ₁ , λ₂ in den Strahlteiler 82 ein. In ähnlicher Weise existieren, anstelle der Lichtquelle 90, zwei Lichtquellen 620, 622, die optische Signale mit Wellenlängen λ₁ , λ₂ in den Strahlteiler 92 einspeisen. Bei der dargestellten Ausführungsform entsprechen λ₁ , λ₂ von den Lichtquellen 610, 612 der von den Lichtquellen 620, 622 emittierten Wellenlänge, wie λ₁ , λ₂ . Es ist zu beachten, dass die von den Lichtquellen 610, 612 emittierten Wellenlängen λ₁ , λ₂ von den Wellenlängen λ₁ , λ₂ abweichen können, wie sie von den Lichtquellen 620, 622 emittiert werden.
Nachdem die optischen Signale λ₁ , λ₂ durch den Sternkoppler 380' kombiniert wurden, werden sie durch die optische Faser 383 zu einem dichroitischen Filter 650 übertragen, das die zwei optischen Signale in zwei verschiedene optische Fasern 652, 654 aufteilt.
In der 6 ist eine Konstruktion dargestellt, mit der mehrere faseroptische Drehverbindungen 700 entlang einer gemeinsamen Achse ausgerichtet werden, um einen Stapel 702 zum Bereitstellen mehrerer Kanäle zu bilden. Die Drehverbindungen 700 können entweder unidirektionale oder bidirektionale Drehverbindungen sein, wie es bereits beschrieben wurde.
Es wird nun auf die 7 Bezug genommen, in der eine dritte Ausführungsform einer faseroptischen Drehverbindung, die allgemein mit 814 gekennzeichnet ist, dargestellt ist, die entsprechend den Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist. Die faseroptische Verbindung 814 ist in jeder Umgebung anwendbar, die einen großen Durchmesser erfordert und Signale mit hoher Bitrate übertragen kann, und sie ist insbesondere für Catscanmaschinen von Nutzen.
Die faseroptische Drehverbindung 814 verfügt über einen Stator 816 und einen Rotor 818. Der Rotor 818 verfügt über einen kreisförmigen Außenumfang 820. Der Stator 816 beinhaltet einen Wellenleiter 822 mit einer inneren Ringfläche 824, einer Oberseite 826 und einer Unterseite 828 (siehe die 2 hinsichtlich der Flächen 26 28). Die Fläche 824 ist in acht ungefähr gleich große Abschnitte oder Gebiete unterteilt, die zwischen Reflexionsabschnitten 832, 836, 840, 844 und Gebieten 834, 838, 842, 846 für Signale niedrigen Pegels abwechseln. Die Reflexionsabschnitte 832, 836, 840, 844 verfügen über eine polierte, reflektierende Goldbeschichtung. Die Gebiete 834, 838, 842, 846 können reflektierend sein, müssen es aber nicht. Jeder Abschnitt erstreckt sich so über eine Winkelbogenlänge von 45°. Imaginäre Grenzen 848, 850, 852, 854, 836, 858, 860 und 862 unterteilen die Reflexionsabschnitte und Gebiete mit Signalen niedrigen Pegels 832, 834; 834; 836; 836, 838; 838, 840; 840, 842; 840, 844; 844, 846; bzw. 858, 824.
Vier Lichtsender, die als Licht injizierende Parallelogramme 870, 872, 847 und 876 dargestellt sind, sind mit einem Abstandsintervall von 90° positioniert und am Wellenleiter 822 befestigt, und sie erstrecken sich von dort radial nach innen und nach außen. Obwohl derzeit Parallelogramme bevorzugt sind, können für alle vier beschriebenen Lichtsender und-empfänger andere Lichtumlenk-Bauteile verwendet werden, solange das Licht tangential in Bezug auf den Wellenleiter eingespeist oder empfangen wird. Obwohl das Parallelogramm als einteiliges optisches Element dargestellt ist, kann es z. B. aus zwei zusammenzementierten Prismen bestehen.
Wie es in der 7 dargestellt ist, befindet sich das Parallelogramm 870 an der 6-Uhr-Position, das Parallelogramm 872 an der 3-Uhr-Position, das Parallelogramm 874 an der 12-Uhr-Position und das Parallelogramm 876 an der 9-Uhr-Position. Jedes Parallelogramm verfügt über vier Flächen. Z. B. verfügt das Parallelogramm 870 über Flächen 870', 870'', 870''', 870'''. Die Flächen 870' und 870'' sind parallel zueinander. Die Fläche 870' erstreckt sich radial nach außen ausgehend vom Wellenleiter 822. Die Flächen 870''' und 870'''' sind parallel zueinander. Die Fläche 870' erstreckt sich radial nach außen ausgehend vom Wellenleiter 822. Die Fläche 870' erstreckt sich radial nach innen ausgehend vom Wellenleiter 822, und sie ist im Reflexionssegment 832 positioniert, um Licht in der Gegenuhrzeigerrichtung zu injizieren. Die Fläche 870''' verbindet die Flächen 870' und 870'', und sie erstreckt sich, unter einem Winkel, radial nach außen ausgehend vom Wellenleiter 822. Die Fläche 870'''' verbindet die Flächen 870' und 870'', und sie erstreckt sich, unter einem Winkel, radial nach innen ausgehend vom Wellenleiter 822. Die Parallelogramme 872, 874, 876 verfügen über in der 7 dargestellte ähnlich nummerierte Flächen, was jedoch der Kürze halber hier nicht erläutert wird.
Eine Lichtquelle, wie ein Laser 880 emittiert ein optisches Signal in einen Strahlteiler 882. Optische Fasern 884 und 886 sind an einem Ende mit dem Strahlteiler 882 und am entgegengesetzten Ende mit den Parallelogrammen 874 bzw. 870 verbunden. Eine zweite Lichtquelle, wie ein Laser 890, emittiert ein optisches Signal in einen Strahlteiler 892. Optische Fasern 894, 896 verfügen über ungefähr dieselbe Länge, und sie sind an einem Ende mit dem Strahlteiler 892 und am entgegengesetzten Ende mit den Prismen 876 bzw. 872 verbunden. Die Laser 880, 890 werden durch dasselbe elektrische Signal angesteuert.
Sieben Lichtempfänger, die als Parallelogramme dargestellt sind, sind vorzugsweise mit gleichem Umfangsabstand am Außenumfang 820 des Rotors 818 positioniert. Die Parallelogramme können auch ungleich beabstandet sein. Obwohl derzeit Parallelogramme bevorzugt ist, können anstelle von Parallelogrammen andere Lichtumlenk-Bauteile verwendet werden, solange das Licht zweimal unter einem Winkel von ungefähr 90° umgelenkt wird. Jedes Parallelogramm 900, 902, 904, 906, 908, 910, 912 verfügt über vier Flächen. Z. B. verfügt das Parallelogramm 900 über Flächen 900', 900'', 900''', 900''''. Demgemäß ist, wie es in der 1 dargestellt ist, jedes Licht empfangende Parallelogramm mit einem Intervall von ungefähr 51° zum nächst-benachbarten Licht empfangenden Parallelogramm positioniert. Obwohl in der 7 sieben Licht empfangende Parallelogramme dargestellt sind, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Die Anzahl der Parallelogramme ist durch den Durchmesser der Verbindung, die zu erzielende optische Leistung und den Redundanzgrad (d. h. die Anzahl der Parallelogramme, die möglicherweise ausfallen können, wobei die Verbindung immer noch funktioniert) bestimmt. Die Lichtempfangsflächen 900', 902', 904', 906', 908', 910', 912' zeigen in der Uhrzeigerrichtung, wie es in der 7 dargestellt ist. Lichteinspeiseflächen 870', 872', 874' und 876' zeigen in der Gegenuhrzeigerrichtung, wie es in der 7 dargestellt ist. Die Ausrichtung dieser Flächen kann umgekehrt werden, solange die Lichteinspeiseflächen entgegengesetzt zu den Lichtempfangsflächen zeigen. Vorzugsweise ist die Winkelbogenlänge zwischen dem Licht empfangenden Parallelogrammen 900–912 kleiner als die Winkelbogenlänge der Reflexionsabschnitte 832, 836, 840, 844.
Faseroptische Kabel 950, 952, 954, 956, 958, 960, 962 sind an einem Ende jeweils mit dem Licht empfangenden Parallelogrammen 900–912 und an ihrem entgegengesetzten Ende mit einem Signalkombinierer oder einem Mischstab 980 verbunden. Jede optische Faser 950–962 erstreckt sich im Wesentlichen tangential innerhalb des Außendurchmessers 820 des Rotors 818, in Übereinstimmung damit. Alle faseroptischen Kabel 950–962 sollten ungefähr dieselbe Länge aufweisen, um Ausbreitungsverzögerungen zu vermeiden, damit im Mischstab 980 empfangene Signale nahezu gleichzeitig empfangen werden. Auf diese Weise kombiniert der Mischstab 980 Licht von allen faseroptischen Kabeln in ein optisches Signal. Der Mischstab kombiniert Licht von allen faseroptischen Kabeln in ein optisches Signal. Der Mischstab 980 emittiert das optische Signal, das dann durch eine Linse 982 über ein wahlweises Element mit einem runden oder geraden Schlitz 984 auf eine Fotodiode 986 fokussiert wird. Die Fotodiode 986 wandelt das optische Signal auf bekannte Weise in ein elektrisches Signal um.
Der Rotor 818 und der Stator 816 sind zwischen den Flächen 26 und 28 positioniert, wie es in der 2 dargestellt ist und bereits erörtert wurde.
Im Betrieb kann sich der Rotor 818 entweder in der Uhrzeiger- oder der Gegenuhrzeigerrichtung drehen, wie es in der 7 dargestellt ist. Die Laser 880 und 890 emittieren nahezu gleichzeitig ein optisches Signal mit identischer Information in die Strahlteiler 882 und 892. Die Strahlteiler 882 und 892 teilen jedes Signal in zwei optische Signale auf und speisen diese Signale in die optischen Fasern 884, 886 bzw. 894, 896 ein. Die Fasern 884, 886 sowie 894, 896 sind von ungefähr gleicher Länge, um Ausbreitungsverzögerungen zu vermeiden. Alle Fasern 884, 886, 894, 896 erstrecken sich im Wesentlichen tangential zum Außendurchmesser des Stators 816, und im Wesentlichen um Übereinstimmung damit. Jedes Signal wird dann durch ein jeweiliges Parallelogramm 870, 872, 874, 876 in einem jeweiligen Reflexionsabschnitt 832, 836, 840, 844 des Wellenleiters 822 eingespeist. Alle durch ein jeweiliges Parallelogramm 870, 872, 874, 876 emittierten Signale werden nahezu gleichzeitig emittiert und enthalten dieselbe Information. Die Leistung für ein vorgegebenes Signal wird, teilweise, durch die gewünschte Datenrate bestimmt. Wenn mehrere Lichtquellen um den Umfang des Rotors 818 oder des Stators 816 herum verwendet werden, kann das übertragene Signal an mehreren Stellen aufgenommen werden. Die Signale werden im Kombinierer 980 aufsummiert, um ein Signal zu erzeugen, damit dem erforderlichen Bitfehler genügt werden kann. Z. B. ist es aus der Kommunikationstheorie bekannt, dass ein optischer Empfänger, der einen Bitstrom mit einer Datenrate von 125 Mb/s empfangen kann, minimal 8 × 10^–7 Watt empfangen müssen kann, um einer Bitfehlerrate von 1 × 10^–9 zu genügen. Obwohl die Lichtsender 870, 872, 874, 876 in der Figur mit Intervallen von 90° dargestellt sind, ist es bekannt, dass dann, wenn sich der Rotor 818 in Bezug auf den Stator 816 bewegt, ein gleichmäßigeres Signal dann empfangen wird, wenn die Lichtsender nicht genau mit Intervallen von 90° positioniert sind. Z. B. kann es zu einem Satz von Bedingungen gehören, dass die Lichtsender mit 0°, 82,5°, 165° und 247,5° angeordnet sind. Die Anzahl und der Ort der Quellen können variiert werden, um den Erfordernissen betreffend die Datenrate zu genügen.
Ein optisches Signal wird z. B. durch die optische Faser 894 in die Fläche 876' des Parallelogramms 876 eingespeist. Dieses Signal wird dann an der abgewinkelten Fläche 876''' auf die abgewinkelte Fläche 876'''' wegreflektiert und dann durch die Fläche 876'' eingespeist.
Die vier von den Flächen 870'', 872'', 874'', 876'' emittierten optischen Signale fallen auf die Reflexionsabschnitte 832, 836, 840 bzw. 844 und werden an diesen reflektiert, und sie breiten sich entlang jeder Fläche in kurzen Sehnenpfaden aus, bis sie, wie es in der 7 dargestellt ist, durch das jeweilige Licht empfangende Parallelogramm 908, 912 bzw. 904 ausgeblendet und empfangen werden. Parallelogramme, die angrenzend an Gebiete mit Signalen niedrigen Pegels liegen, empfangen keinerlei optisches Signal. Z. B. empfangen, wie es in der 7 dargestellt ist, die Prismen 910, 900, 902, 906 keine optischen Signale.
Dann wird jedes optische Signal über die Fasern 958, 962 bzw. 954 an den Signalsummierer 980 übertragen, wo die vier Signale kombiniert und aufsummiert werden.
Die in der 7 dargestellte Ausführungsform kann auch so modifiziert werden, dass sie bidirektional arbeitet, wie es oben hinsichtlich der 3 und 4 erörtert wurde. Der Mischstab 980 kann ebenfalls durch einen Sternkoppler ersetzt werden, wie es oben hinsichtlich der 4A und 4B erörtert ist. Es können auch zwei Laser mit jedem Parallelogramm gekoppelt sein, wie es oben hinsichtlich der 6 erörtert ist. Vorteilhafterweise kann die Ausführungsform der 7 als integrierte Baugruppe hergestellt, ausgerichtet, getestet und verschickt werden, und sie kann leicht z. B. in eine Catscanmaschine installiert werden. Die Verwendung eines Parallelogramms erlaubt es, dass die optischen Fasern optische Signale in die Parallelogramme und aus diesen übertragen, mit einer Erstreckung im Wesentlichen tangential zu den Außendurchmessern des Rotors und des Stators. Das Catscangerüst muss nicht modifiziert werden, da alle optischen Fasern durch eine einzelne Öffnung im Gerüst geführt werden können. Die optischen Fasern können an den Außendurchmesser des Stators und denjenigen des Rotors angepasst sein. Diese optischen Fasern können durch für andere elektrische Kabel genutzte Öffnungen im Gerüst ein- und austreten. Der Hersteller der Catscanmaschine muss nicht mehrere Stellen für den Ein- und den Austritt der optischen Fasern kennzeichnen. Der Rotor und der Stator können im Gerüst installiert werden, und die optischen Fasern werden durch die Öffnungen für das elektrische Kabel geführt, und die Installation ist im Wesentlichen abgeschlossen. Abweichend von den Ausführungsformen der 1–6, bei denen sich die optischen Fasern radial erstrecken, was gesonderte und spezielle Öffnungen im Gerüst erfordert, vereinfachen die sich im Wesentlichen tangential erstreckenden optischen Fasern die Konstruktion und die Installation der faseroptischen Drehverbindung.
Der Fachmann erkennt, dass die Erfindung die oben dargelegten Aufgaben erfüllt. Nachdem der Fachmann die vorstehende Beschreibung gelesen hat, ist er dazu in der Lage, verschiedene Änderungen, Ersetzungen von Äquivalenten und verschiedene andere Erscheinungsformen der Erfindung, wie sie hier in weitem Umfang offenbart ist, zu bewerkstelligen. Daher soll der hierauf gewährte Schutz nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sein.

Claims

Faseroptische Drehverbindung (14) mit – einem Stator (16); – einem Rotor (18), der um eine Vollumdrehung um 360° konzentrisch zum Stator (16) verdrehbar ist; – einem Ringwellenleiter (22), der entweder am Stator (16) oder am Rotor (18) vorhanden ist; – einer ersten Anzahl von Lichtsendern (70, 72, 74, 76 oder 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 122), die an einem ersten Umfang (22) positioniert sind und mit dem Stator (16) oder dem Rotor (18) verbunden sind und von denen jeder ein optisches Signal imitiert; – einer zweiten Anzahl von Lichtempfängern (70, 72, 74, 76 oder 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 122), die an einem zweiten Umfang (20) vorhanden sind und mit dem anderen Element betreffend den Stator (16) und den Rotor (18) verbunden sind; – wobei jedes der optischen Signale dieselbe Information enthält und es in tangentialer Richtung in Bezug auf gekrümmte, radiale Innen- oder Außenwände des Wellenleiters emittiert wird und zwischen den Wänden entlang dem Wellenleiter (22) reflektiert wird; dadurch gekennzeichnet, dass – der Wellenleiter (22) in reflektierende (32, 38, 46, 54) und weniger reflektierende (34, 42, 50, 58) Gebiete unterteilt ist, die entlang dem Umfang des Stators (16) oder des Rotors (18) verteilt sind; – jedesmal während der genannten Vollumdrehung des Rotors (18) von 360° ein Teil der zweiten Anzahl von Lichtempfängern in den reflektierenden Gebieten des Wellenleiters positioniert wird, um optische Signale von hohem Pegel zu empfangen, wohingegen gleichzeitig der andere Teil der zweiten Anzahl von Lichtempfängern in den weniger reflektierenden Gebieten positioniert wird, wo verhindert ist, dass die Lichtempfänger nutzbare optische Signale empfangen; und dass – die zweite Anzahl von Lichtempfängern eine größere Anzahl als die erste Anzahl von Lichtempfängern ist.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach Anspruch 1, ferner mit einer Einrichtung (34, 42, 50, 58) zum Verhindern, dass die mehreren optischen Signale durch einige Lichtempfänger der zweiten Anzahl von Lichtempfängern empfangen werden.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die mehreren Lichtsender in der Umfangsrichtung ungleichmäßig beabstandet sind.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Lichtsender und die Lichtempfänger Reflektoren mit einer Spiegelstruktur mit parallelogrammförmigem Querschnitt verwenden.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach Anspruch 4, bei der sich jede der parallelogrammförmigen Spiegelstrukturen radial nach innen und außen ausgehend vom Stator oder vom Rotor erstreckt.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Lichtsender und die Lichtempfänger Reflektoren mit einer Spiegelstruktur mit prismenförmigem Querschnitt verwenden.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer ersten Anzahl optischer Fasern (84, 86, 94, 96), die jeweils einem entsprechenden der Lichtsender zugeordnet sind, und einer zweiten Anzahl optischer Fasern (140, 142, 144, 146, 148, 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162), die jeweils einem entsprechenden der Lichtempfänger zugeordnet sind.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach Anspruch 7, bei der jede optische Faser der ersten Anzahl optischer Fasern (84, 86, 94, 96) an einem Ende mit einem entsprechenden der Lichtsender und am entgegengesetzten Ende mit einer Lichtquelle verbunden ist.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach Anspruch 7, bei der jede optische Faser der zweiten Anzahl optischer Fasern (140, 142, 144, 146, 148, 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162) an einem Ende mit einem entsprechenden der Lichtempfänger (100–122) und an einem entgegengesetzten Ende mit einem Signalkombinierer (180) verbunden ist.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der sich jede optische Faser im Wesentlichen tangential in Bezug zum ersten und zweiten Umfang erstreckt.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, ferner mit einer Linse (182), einer Schlitzblende (184) und einer Fotodiode (186), wobei die Linse dazu dient, ein optisches Signal vom Signalkombi nierer zu empfangen und dieses zum Empfang durch die Fotodiode auf und durch die Schlitzblende zu fokussieren.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei der jede der Anzahl optischer Fasern (140, 142, 144, 146, 148, 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162) ungefähr dieselbe Länge aufweist.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Anzahl der Lichtsender vier ist, wobei zwei (70, 74) derselben ein optisches Signal von einer ersten Lichtquelle (80) emittieren und die anderen zwei (72, 76) ein optisches Signal von einer zweiten Lichtquelle (90) emittieren.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach Anspruch 13, bei der die erste Lichtquelle ein erster Laser (80) ist und die zweite Lichtquelle ein zweiter Laser (90) ist.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach Anspruch 14, ferner mit einem ersten Strahlteiler (82) mit einem mit dem ersten Laser (80) gekoppelten Eingang und zwei Ausgängen, die jeweils mit einem der Lichtsender (70, 74) gekoppelt sind, und einem zweiten Strahlteiler (92) mit einem mit dem zweiten Laser (90) gekoppelten Eingang und zwei Ausgängen, die jeweils mit einem der anderen Lichtsender gekoppelt sind.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der die Rotationsachse des Rotors (18) nicht zugänglich ist.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der die zweite Anzahl von Lichtempfängern unter einem ersten Winkel beabstandet angeordnet ist und sich die weniger reflektierenden Gebiete unter einem zweiten Winkel erstrecken, der größer als der erste Winkel ist.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei der die reflektierenden Gebiete (32, 38, 46, 54) und die weniger reflektierenden Gebiete (34, 42, 50, 58) dieselbe Winkellänge aufweisen.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach Anspruch 18, bei der sich jedes der reflektierenden Gebiete (32, 38, 46, 54) und der weniger reflektierenden Gebiete (34, 42, 50, 58) über einen Winkel von ungefähr 45° erstreckt.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei der die Verbindung einen Durchmesser von ungefähr 1000 mm (40 Zoll) aufweist.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der die Lichtsender (70, 72, 74, 76 oder 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 122) in einer vertikalen Ebene liegen und die Lichtempfänger (70, 72, 74, 76 oder 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 122) in einer zweiten vertikalen Ebene, die von der ersten Ebene beabstandet ist, liegen.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei der Luft die Anzahl der Lichtsender (70, 72, 74, 76 oder 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 122) vom Wellenleiter (22) trennt.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, ferner mit einem Signalkombinierer (180) zum Kombinieren der mehreren empfangenen Signale zu einem kombinierten optischen Signal.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach Anspruch 23, ferner mit einer Anzahl optischer Fasern (140, 142, 144, 146, 148, 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162), von denen jede an einem Ende mit einem entsprechenden der Lichtempfänger (70, 72, 74, 76 oder 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 122) und am entgegengesetzten Ende mit dem Signalkombinierer (180) verbunden ist.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, bei der die erste Anzahl von Lichtsendern optische Signale unter verschiedenen Wellenlängen λ₁ und λ₂ emittiert.
Faseroptische Drehverbindung (14) nach Anspruch 25, ferner mit einem Signalkombinierer (180) zum Kombinieren der von den Lichtempfängern (70, 72, 74, 76 oder 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 122) empfangenen optischen Signale und einem dichroitischen Filter zum Abtrennen optischer Signale λ₁ und λ₂ vom Signalkombinierer (180).
Faseroptische Drehverbindung (200) nach Anspruch 1, bei der – die erste Anzahl von Lichtsendern (280, 282, 284, 286) am Stator (202) positioniert ist, wobei jeder derselben ein erstes optisches Signal emittiert; – die zweite Anzahl von Lichtempfängern (500–522) am Rotor (204) positioniert ist; – eine dritte Anzahl von Lichtsendern (480, 482, 484, 486) am Rotor (204) positioniert ist, wobei jeder ein zweites optisches Signal emittiert; – eine vierte Anzahl von Lichtempfängern (300–322) am Stator (202) positioniert ist; – wobei jedes der ersten optischen Signale dieselbe Information enthält und jedes der zweiten optischen Signale dieselbe Information enthält; – wobei jedes der ersten und zweiten optischen Signale in tangentialer Richtung in Bezug auf die gekrümmten, radialen Innen- oder Außenwände des Wellenleiters (208) in diesen emittiert wird und zwischen den Wänden entlang dem Wellenleiter (208) reflektiert wird; – wobei bei jeder Vollumdrehung des Rotors (18) um 360° ein Teil der zweiten Anzahl von Lichtempfängern (500–522) in den reflektierenden Gebieten des Wellenleiters positioniert wird, um erste optische Signale von hohem Pegel zu empfangen, wohingegen gleichzeitig der andere Teil der zweiten Anzahl von Lichtempfängern in den weniger reflektierenden Gebieten positioniert wird, wo verhindert ist, dass die Lichtempfänger nutzbare optische Signale empfangen; und – wobei bei jeder Vollumdrehung des Rotors (18) um 360° ein Teil der vierten Anzahl von Lichtempfängern (300–322) in den reflektierenden Gebieten des Wellenleiters positioniert wird, um zweite optische Signale von hohem Pegel zu empfangen, wohingegen gleichzeitig der andere Teil der vierten Anzahl von Lichtempfängern in den weniger reflektierenden Gebieten positioniert wird, wo verhindert ist, dass die Lichtempfänger nutzbare optische Signale empfangen.
Faseroptische Drehverbindung (200) nach Anspruch 27, bei der die ersten optischen Signale und die zweiten optischen Signale in entgegengesetzten Umfangsrichtungen emittiert werden.
Faseroptische Drehverbindung (200) nach einem der Ansprüche 27 oder 28, bei der die vierte Anzahl von Lichtempfängern (300–322) in größerer Anzahl als die dritte Anzahl von Lichtsendern (480, 482, 484, 486) vorliegt.
Faseroptische Drehverbindung (200) nach einem der Ansprüche 27 bis 29, bei der die vierte Anzahl von Lichtempfängern eine größere Anzahl als die dritte Anzahl von Lichtsendern (480, 482, 484, 486) ist.
Faseroptische Drehverbindung (200) nach einem der Ansprüche 27 bis 30, ferner mit einer Einrichtung (226, 234, 242, 250) zum Verhindern, dass die erste Anzahl optischer Signale von einigen Lichtempfängern der zweiten Anzahl von Lichtempfängern (300–322) empfangen wird.
Faseroptische Drehverbindung (200) nach einem der Ansprüche 27 bis 31, bei der die ersten optischen Signale mit Wellenlängen λ₁ und λ₂ emittiert werden und die zweiten optischen Signale mit Wellenlängen λ₁ und λ₂ emittiert werden.
Faseroptische Drehverbindung (200) nach einem der Ansprüche 27 bis 32, ferner mit mindestens einem Signalkombinierer zum Kombinieren eines der ersten und zweiten optischen Signale, wie sie von den Lichtempfängern (300–322) empfangen werden, und einem dichroitischen Filter zum Auftrennen optischer Signale λ₁ und λ₂ vom Signalkombinierer.
Faseroptische Drehverbindung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 33, bei der die optischen Signalsender so ausgebildet sind, dass sie mit Datenraten von mindestens 100 Megabit/s senden.