[实用新型]单通道光纤旋转连接器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在有相对转动的光学部件之间使用的光纤旋转连接器，属光学元器件技术领域。

背景技术

同以往的电气通信相比，光纤通信具有传输频带宽、通信容量大、传输损耗低、中继距离长、抗电磁干扰性能强、无电火花、保密性强等许多优点，因而得到了越来越广泛的应用。

光纤旋转连接器(也称光纤滑环)是在两个有相对转动的部件之间传递光信号的光学元器件，从结构上看，要实现光信号在有相对转动的部件之间传递，就要使光轴和机械旋转轴重合，并且要保证旋转部件转动时光轴和机械旋转轴的重合要有很高的精度。公知的光纤旋转连接器大都采用光斑放大技术，即，用透镜将光斑放大，准直，然后再进行机械轴与光轴的对接，其透镜包括非球面透镜和GRIN透镜等。这种方法有几个缺点：首先，要进行机械轴与光轴的对接往往需要特殊的夹具；第二，使用高质量的透镜会增加成本及加大光纤旋转连接器的尺寸；第三，要在有温度变化及有震动的恶劣环境中维持机械轴与光轴的高精度对接是比较困难的事。另外，现有的光纤旋转连接器也不适于在恶劣环境中使用。因此，设计一种结构简单、成本低廉、体积小且性能可靠的单通道光纤旋转连接器是十分必要的。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种结构简单、成本低廉、体积小且性能可靠的单通道光纤旋转连接器。

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：

一种单通道光纤旋转连接器，构成中包括转子和定子，它们通过轴承转动连接，在所述转子和定子内均设有与转子同轴的中心通孔，所述转子的中心通孔内固定有旋转光纤，所述定子的中心通孔内固定有固定光纤，旋转光纤的内端头延伸至定子的通孔内且与定子间隙配合，或者固定光纤的内端头延伸至转子的通孔内与转子间隙配合，旋转光纤和固定光纤的内端头相对且保持一定间隙。

上述单通道光纤旋转连接器，所述轴承套装在转子上，其外部套装定子，在定子朝向转子的端面上固定有环形封板，所述环形封板与定子之间设有静密封圈，且与转子之间设有动密封圈，在转子、定子、环形封板以及两密封圈所围成的腔体内充有光学液体。

上述单通道光纤旋转连接器，所述转子和定子中心通孔的直径比旋转光纤和固定光纤的直径大0.01毫米，旋转光纤和固定光纤的内端头之间的间隙不大于两光纤的直径。

上述单通道光纤旋转连接器，所述转子和定子可以是单模光纤或多模光纤，也可以是微型光纤准直器或TEC光纤。

本实用新型的旋转光纤(或固定光纤)的内端头伸入定子(或转子)的中心通孔内并与定子(或转子)间隙配合，形成所谓的“微型轴承”或微型转动界面.当旋转光纤随转子一起转动时，两光纤内端头受同一通孔内壁的限制，光轴能够始终保持基本重合，保证了光信号的正常传输.由于不使用高质量的透镜，因而本装置体积小、造价低而且能适应各种恶劣的工作环境，如温度变化，剧烈震动等.光学液体可以提高光纤旋转连接器的插入损耗，同时，对“微型轴承”或微型转动界面也有润滑作用.动密封圈和静密封圈用于防止光学液体泄漏.动密封圈可以在转子的回转表面上沿转动轴线做滑动，在深海应用时可以起到压力补偿的作用.本实用新型结构简单、成本低廉、体积小且性能可靠，能够在高压、震动、温度变化等恶劣环境中使用.

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图中各标号表示为：1、转子，2、环形封板，3、旋转光纤，4、动密封圈，5、静密封圈，6、轴承，7、光学液体，8、定子，9、固定光纤。

具体实施方式

参看图1，转子1和定子8通过一对轴承6构成转动副，所以它们可以绕轴承的几何轴线作相对转动。在转子1和定子8上都分别设计有一个中心通孔。旋转光纤3和固定光纤9分别被固定在转子1和定子8的中心通孔中。其中，固定光纤9要缩进在定子8的中心通孔内。而旋转光纤3则要伸出转子1的中心通孔，并伸进定子8的中心通孔内。旋转光纤3和固定光纤9的内端头在定子8的中心通孔内被一个很小的间隙所分开。由于两中心通孔的直径略大于旋转光纤3和固定光纤9的直径，所以当转子1和定子8发生相对转动时，旋转光纤3能在定子8的中心通孔内相对固定光纤9转动。形成所谓的“微型轴承”，或微型转动界面。光信号从其中一个光纤进入，直接通过微型转动界面，由另一个光纤传出。具体实施时，也可以将旋转光纤3和固定光纤9的角色倒过来，即旋转光纤3要缩进转子1的中心通孔内。而固定光纤9则要伸出定子8的中心通孔，并伸进转子1的中心通孔内，且固定光纤9能在转子1的中心通孔内相对旋转光纤3转动。由于光纤的直径是0.125毫米，而通孔的直径可以设计为0.126毫米，所以“微型轴承”，或微型转动界面的最大径向误差只有半个微米，其机械转动精度远大于一般轴承的机械转动精度。这样只要旋转光纤3(或固定光纤9)的伸出长度足够长，就能有效地补偿由于轴承6的转动轴线和“微型轴承”的转动轴线不重合而造成的机械转动误差。而且，由于“微型轴承”或微型转动界面的尺寸远小于一般轴承，这并不增加光纤旋转连接器的尺寸。本实用新型所用旋转光纤3和固定光纤9可以是单模光纤，或多模光纤。也可以是直径与普通光纤相当的微型光纤准直器，以及TEC光纤。此外，在定子8的内部充满了光学液体7。动密封圈4和静密封圈5被用来密封光学液体7，以防光学液体外漏。其中，动密封圈4可以在转子的回转表面上，沿转动轴线滑动，在深海应用或其它高压环境中可以起到平衡内部密封空间压力与外部压力的作用。加入光学液体7的另一作用是可以改变光纤旋转连接器的插入损耗，其次，对“微型轴承”或微型转动界面也由有润滑作用，以减少摩擦。