[发明专利]用于光传输数字数据的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光传输数字数据的装置以及在其中使用所述装置的设备。

背景技术

在不同的应用中，例如在雷达天线或计算机断层扫描仪的情况下，本领域的技术人员面临的问题是保持旋转部分与静止部分之间的数据链接。举例而言，旋转轴应当总是保持自由，因为那是执行计算机断层扫描时安置患者本身的地方。

现有技术中已知多种解决这一问题的不同方法。例如，在专利文献DE 4421616A中描述了这些方法中的一种。在这种现有技术中，弯曲荧光光纤以形成环形的圈。荧光光纤本身是一种以适当方式掺杂有荧光染料（例如，罗丹明G、尼罗蓝或其它一些荧光染料）的常规光纤。

如果用具有适当波长（例如650纳米）的光来照射这些荧光光纤，则包含在光纤中的染料将吸收辐射且发射出具有更大波长的光（斯托克斯位移，Stokes shift）。所述发射在光纤内且在所有方向上发生，使得发出的一些荧光沿着光纤导向至其末端且能够在末端进行检测。

根据上述的现有技术，将源自例如发光二极管（LED）或激光二极管的信号源的光学信号从荧光光纤的外周表面侧施加到这种荧光光纤上，而且根据归零制（RZ）或不归零制（NRZ）的脉冲调制方案来调制这种光学信号。换言之，数字信号是通过离散脉冲来传送的，其中光的点亮状态可代表“1”且光的关断状态可代表“0”，反之亦然。

但是，这种技术的一个问题在于：荧光光纤在受到适当波长的激励后需要一段衰减时间，直到染料回落到基态，然后再发生新的激励。这意味着两个连续光脉冲之间的间隔必须大于衰减时间，其中衰减时间依赖于所选择的染料在1到2.5纳秒的范围内。

因此，数据传输的最大频率在500MHz的范围内。

如果要传输更大量的数据，那么必须提供多个信号源和多个荧光光纤。然而，这会使系统变得复杂且昂贵。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能克服上述这些不足的用于光传输数据的装置。

可由根据权利要求1的装置和根据权利要求7的设备来实现该目的。从属权利要求涉及本发明的其他有利实施例。

附图说明

以下将基于说明书附图和优选实施例对本发明进行详细地解释。

附图中：

图1显示了在光源和荧光光纤之间进行数据传输的功能原理；

图2显示了具有根据本发明的装置的光纤旋转发射器的大概示意设计；

图3显示了根据本发明的装置的方框图；

图4显示了具有根据本发明的装置的计算机断层扫描仪的横截面图。

具体实施方式

结合图1对荧光光纤的基本原理进行描述。从适当的信号源1发出的光照射到荧光光纤3的外周表面上。包含在荧光光纤3中的染料吸收一些这样的光然后发射出具有更长波长的荧光。通过选择适当的染料和激励波长，可以最小化通常存在的吸收光谱和发射光谱之间的部分重叠，从而使得仅有较小的自吸收存在。

发射过程会产生衰减时间（所谓的荧光寿命），其中衰减时间对染料而言是特有的且通常在几纳秒的范围内。因此，这会限制传输带宽，如前所述。

依赖于荧光光纤3的结构，特别是其数值孔径、直径等等，在荧光光纤3内产生的一些光在荧光光纤3中被捕获，且通过全反射在荧光光纤3的两端5处被发射回外周表面，在两端5处可用适当方法检测这些光。因此，可由所谓的传导效率PE（piping efficiency）来描述所引导的辐射量：

PE=1–n_m/n_k

其中n_m和n_k代表荧光光纤3的光纤表皮和光纤芯的折射率。

如图2所示，特别有利的是，把荧光光纤3弯曲成环形以使得它与第二组件的旋转轴同轴。在第二组件上设置激光二极管或LED作为光学信号源1，将激光二极管和LED安装在与旋转轴存在一定距离的位置上，并且对其进行定向以使得其发射的光照射到另一组件的荧光光纤3上。如果两个组件中的一个绕着共有的旋转轴转动，则两个部分之间的安全信号传输是可能的。图2示出了这种数据传输的原理。