專利名稱：單通道聚合物光纖旋轉(zhuǎn)連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域的光纖傳輸系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)信號連接技術(shù)，特別涉及一種新型單通道聚合物光纖旋轉(zhuǎn)連接器。
背景技術(shù)：
光纖通信已廣泛應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域，光纖旋轉(zhuǎn)連接器作為一種光纖通信器件， 實現(xiàn)了光纖對之間旋轉(zhuǎn)連接要求。目前，光纖旋轉(zhuǎn)連接器正在被廣泛用于不同的領(lǐng)域中，如工業(yè)上的機(jī)械手、絞車、石油開采設(shè)備、海洋探測的掃描系統(tǒng)、海底機(jī)器人、航天領(lǐng)域的飛行器以及醫(yī)療設(shè)備CT掃描系統(tǒng)等需要旋轉(zhuǎn)連接的場合。其在軍事工程上應(yīng)用尤為突出，如海、陸、空三軍裝備上的全方位目標(biāo)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)和指揮系統(tǒng)之間必需實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)連接。傳統(tǒng)的光纖旋轉(zhuǎn)連接器主要是利用石英光纖，但是由于其纖芯細(xì)，因此連接技術(shù)要求高、難度大，而且柔韌性差，在拐角處易受損。除此之外，石英光纖的旋轉(zhuǎn)連接器的性能參數(shù)容易受外界環(huán)境的影響，并且造價昂貴，因此，對于廣泛應(yīng)用帶來阻礙。于此同時，塑料光纖作為另一種光的傳輸介質(zhì)，不但具有傳統(tǒng)光纖的優(yōu)點，而且其直徑一般在0. 3 3mm，大的直徑宜于連接，光的耦合效率也較高，同時還兼有柔軟、抗彎曲、耐震動、抗輻射、價格便宜、施工方便等優(yōu)點，可在一定程度上代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石英光纖及銅纜。因此塑料光纖通信系統(tǒng)非常適合于短距離(100m左右)、中小容量(幾Kb/s至IOOMb/ s)、低成本(幾十元)的桌面數(shù)據(jù)連接，以及設(shè)備之間、設(shè)備內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)連接。值得一提的是，目前國際上已經(jīng)研制成功可以在1300nm-1550nm波段進(jìn)行傳輸?shù)乃芰瞎饫w，可以與傳統(tǒng)的光纖進(jìn)行兼容。介于此，研制塑料光纖的光傳輸器件就變得很有意義。而目前國內(nèi)外已經(jīng)有利用聚合物光纖的旋轉(zhuǎn)連接器，它們各自有其特點和缺點。 如，申請?zhí)朇N200720032191. 5的實用新型專利中提出了一種塑料光纖旋轉(zhuǎn)連接器，它將塑料光纖作為靜止端輸入光纖和轉(zhuǎn)動輸出光纖，由于采用塑料光纖作為數(shù)據(jù)傳輸媒介，因此具有易于連接，裝配簡單，耦合效率高，成本低等優(yōu)點。但是該專利中仍然需要在靜止端輸入光纖和轉(zhuǎn)動端輸入光纖處分別裝配耦合透鏡，一般采用自聚焦透鏡或者準(zhǔn)直透鏡。在裝配過程中需要耦合透鏡進(jìn)行拋光、粘合處理，以保證光纖的端面與透鏡之間緊密結(jié)合。這不僅增加了器件制造的難度，還人為地引入了裝配環(huán)節(jié)，使得器件傳輸性能受到裝配精度的影響。從上述現(xiàn)有專利可以看到，利用塑料光纖實現(xiàn)光信號旋轉(zhuǎn)連接功能具有成本低， 彎曲損耗小，耐振動，抗輻射等優(yōu)點。但是該結(jié)構(gòu)存在一定的缺陷，使得器件的性能不能很好的控制在使用范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出了一種單通道聚合物光纖旋轉(zhuǎn)連接器，采用全塑料光纖進(jìn)行連接，利用喇叭口型聚合物光纖實現(xiàn)光纖旋轉(zhuǎn)傳輸?shù)倪B接，有效地增大聚合物光纖的數(shù)值孔徑，進(jìn)一步提高光耦合效率，降低旋轉(zhuǎn)耦合損耗對光路的離軸、偏角和耦合距離的敏感性，實現(xiàn)全聚合物光纖的旋轉(zhuǎn)光信號連接。本發(fā)明公開了一種單通道聚合物光纖旋轉(zhuǎn)連接器，包括固定頭1和旋轉(zhuǎn)頭2 ；所述固定頭1包括靜止端塑料光纖套管102，所述靜止端塑料光纖套管102的內(nèi)嵌有靜止轉(zhuǎn)端塑料光纖套管202，所述旋轉(zhuǎn)端塑料光纖套管202內(nèi)嵌有旋端輸入塑料光纖，所述靜止端塑料光纖套管102外部設(shè)置有固定金屬套管103 ；所述旋轉(zhuǎn)頭2包括旋轉(zhuǎn)端輸出塑料光纖；所述旋轉(zhuǎn)端塑料光纖套管202的外部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)金屬套管203 ；
所述靜止端塑料光纖采用全塑料光纖進(jìn)行連接，又包括一體設(shè)置的靜止端喇叭口型塑料光纖段101和靜止端輸入塑料光纖段104 ；所述旋轉(zhuǎn)端塑料光纖采用全塑料光纖進(jìn)行連接，又包括一體設(shè)置的旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖段201和旋轉(zhuǎn)端輸出塑料光纖段204 ；所述靜止端喇叭口型塑料光纖段101和旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖段201的喇叭口形狀具有準(zhǔn)直功能；所述靜止端喇叭口型塑料光纖段101和旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖段201的喇叭口型的前端呈具有光會聚功能的透鏡形狀。所述靜止端喇叭口型塑料光纖段101與旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖段201的透鏡形狀采用倒錐模型，通過外部熱源通過加熱而成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，除了具有現(xiàn)有的塑料光線旋轉(zhuǎn)連接器所具有的優(yōu)點外，本發(fā)明還減少了光學(xué)器件裝配的環(huán)節(jié)，相應(yīng)降低裝配誤差的影響，同時由于避免使用傳統(tǒng)自聚焦透鏡、準(zhǔn)直透鏡，節(jié)約了生產(chǎn)成本。由于采用全塑料光纖進(jìn)行連接，數(shù)值孔徑大，便于對準(zhǔn)連接，操作方便，耦合效率高的優(yōu)點。此外，由于塑料光纖本身的材料屬性，使得其抗電磁干擾能力特別強(qiáng)，因此特別適用在航空航天海洋等軍事保密領(lǐng)域中的光信號傳輸。在經(jīng)濟(jì)效益方面，本發(fā)明專利中提到的器件制備簡單，成本低廉，市場前景良好。由于本發(fā)明專利是我們自主知識產(chǎn)權(quán)，具有廣泛的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1 本發(fā)明的單通道聚合物光纖旋轉(zhuǎn)連接器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的單通道聚合物光纖旋轉(zhuǎn)連接器包括固定頭1，旋轉(zhuǎn)頭2。其中，固定頭1包括靜止端喇叭口型塑料光纖段101，靜止端塑料光纖套管102，固定金屬套管 103，靜止端輸入塑料光纖段104 ；旋轉(zhuǎn)頭2包括旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖段201，旋轉(zhuǎn)端塑料光纖套管202，旋轉(zhuǎn)金屬套管203，旋轉(zhuǎn)端輸出塑料光纖段204。當(dāng)光信號通過靜止端輸入塑料光纖段104，通過靜止端喇叭口型塑料光纖段101 傳輸時，由于靜止端喇叭口型塑料光纖段101所特有的喇叭口形狀，以及其前端的透鏡形狀，對光有會聚和準(zhǔn)直的作用，這樣光就能近平行入射進(jìn)入旋轉(zhuǎn)頭2部分。雖然旋轉(zhuǎn)頭2在旋轉(zhuǎn)，但是由于旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖段201光纖前端相同的透鏡形狀，可以保證平行光入射并且繼續(xù)傳輸，從而實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)信號的傳輸作用。靜止端喇叭口型塑料光纖段101與靜止端輸入塑料光纖段104，旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖段201與旋轉(zhuǎn)端輸出塑料光纖段204，分別是在同一根塑料光纖的基礎(chǔ)上加工而成，因而輸入與輸出部分具有高度的集成性的特點。這里的靜止端喇叭口型塑料光纖與旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖的形狀是利用倒錐模型，通過外部熱源(酒精燈或者電烙鐵)通過加熱而成。而其前端的透鏡形狀，是由于在加熱過程中，塑料光纖融化，由于其表面張力自然形成，因而具有光滑，加工容易，成本低的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種單通道聚合物光纖旋轉(zhuǎn)連接器，包括固定頭(1)和旋轉(zhuǎn)頭(2)；所述固定頭(1) 包括靜止端塑料光纖套管(102)，所述靜止端塑料光纖套管(102 )的內(nèi)嵌有靜止端輸入塑料光纖，所述靜止端塑料光纖套管(102)外部設(shè)置有固定金屬套管(103)；所述旋轉(zhuǎn)頭(2) 包括旋轉(zhuǎn)端塑料光纖套管(202)，所述旋轉(zhuǎn)端塑料光纖套管(202)內(nèi)嵌有旋轉(zhuǎn)端輸出塑料光纖；所述旋轉(zhuǎn)端塑料光纖套管(202)的外部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)金屬套管(203)；其特征在于，所述靜止端塑料光纖采用全塑料光纖進(jìn)行連接，又包括一體設(shè)置的靜止端喇叭口型塑料光纖段(101)和靜止端輸入塑料光纖段(104)；所述旋轉(zhuǎn)端塑料光纖采用全塑料光纖進(jìn)行連接， 又包括一體設(shè)置的旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖段(201)和旋轉(zhuǎn)端輸出塑料光纖段(204);所述靜止端喇叭口型塑料光纖段(101)和旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖段(201)的喇叭口形狀具有準(zhǔn)直功能；所述靜止端喇叭口型塑料光纖段(101)和旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖段(201)的喇叭口型的前端呈具有光會聚功能的透鏡形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的單通道聚合物光纖旋轉(zhuǎn)連接器，其特征在于，所述靜止端喇叭口型塑料光纖段(101)與旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖段(201)的透鏡形狀采用倒錐模型，通過外部熱源通過加熱而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單通道聚合物光纖旋轉(zhuǎn)連接器，包括固定頭(1)和旋轉(zhuǎn)頭(2)其靜止端塑料光纖采用全塑料光纖進(jìn)行連接，又包括一體設(shè)置的靜止端喇叭口型塑料光纖段(101)和靜止端輸入塑料光纖段(104)；所述旋轉(zhuǎn)端塑料光纖采用全塑料光纖進(jìn)行連接，又包括一體設(shè)置的旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖段(201)和旋轉(zhuǎn)端輸出塑料光纖段(204)；所述靜止端喇叭口型塑料光纖段(101)和旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖段(201)的喇叭口形狀具有準(zhǔn)直功能；所述靜止端喇叭口型塑料光纖段(101)和旋轉(zhuǎn)端喇叭口型塑料光纖段(201)的喇叭口型的前端呈具有光會聚功能的透鏡形狀。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅很好地實現(xiàn)通信中的光信號旋轉(zhuǎn)連接，且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，性能穩(wěn)定，抗電磁干擾，耦合效率高，成本低且制備方便。
文檔編號G02B6/38GK102230992SQ201110194358
公開日2011年11月2日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者吉喆, 張以謨, 張德龍, 張紅霞, 賈大功 申請人:天津大學(xué)