专利名称：单通道聚合物光纤旋转连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤通信领域的光纤传输系统中的旋转信号连接技术，特别涉及一种新型单通道聚合物光纤旋转连接器。
背景技术：
光纤通信已广泛应用于各种工程领域，光纤旋转连接器作为一种光纤通信器件， 实现了光纤对之间旋转连接要求。目前，光纤旋转连接器正在被广泛用于不同的领域中，如工业上的机械手、绞车、石油开采设备、海洋探测的扫描系统、海底机器人、航天领域的飞行器以及医疗设备CT扫描系统等需要旋转连接的场合。其在军事工程上应用尤为突出，如海、陆、空三军装备上的全方位目标瞄准系统和指挥系统之间必需实现旋转连接。传统的光纤旋转连接器主要是利用石英光纤，但是由于其纤芯细，因此连接技术要求高、难度大，而且柔韧性差，在拐角处易受损。除此之外，石英光纤的旋转连接器的性能参数容易受外界环境的影响，并且造价昂贵，因此，对于广泛应用带来阻碍。于此同时，塑料光纤作为另一种光的传输介质，不但具有传统光纤的优点，而且其直径一般在0. 3 3mm，大的直径宜于连接，光的耦合效率也较高，同时还兼有柔软、抗弯曲、耐震动、抗辐射、价格便宜、施工方便等优点，可在一定程度上代替传统的石英光纤及铜缆。因此塑料光纤通信系统非常适合于短距离(100m左右)、中小容量(几Kb/s至IOOMb/ s)、低成本(几十元)的桌面数据连接，以及设备之间、设备内部总线的数据连接。值得一提的是，目前国际上已经研制成功可以在1300nm-1550nm波段进行传输的塑料光纤，可以与传统的光纤进行兼容。介于此，研制塑料光纤的光传输器件就变得很有意义。而目前国内外已经有利用聚合物光纤的旋转连接器，它们各自有其特点和缺点。 如，申请号CN200720032191. 5的实用新型专利中提出了一种塑料光纤旋转连接器，它将塑料光纤作为静止端输入光纤和转动输出光纤，由于采用塑料光纤作为数据传输媒介，因此具有易于连接，装配简单，耦合效率高，成本低等优点。但是该专利中仍然需要在静止端输入光纤和转动端输入光纤处分别装配耦合透镜，一般采用自聚焦透镜或者准直透镜。在装配过程中需要耦合透镜进行抛光、粘合处理，以保证光纤的端面与透镜之间紧密结合。这不仅增加了器件制造的难度，还人为地引入了装配环节，使得器件传输性能受到装配精度的影响。从上述现有专利可以看到，利用塑料光纤实现光信号旋转连接功能具有成本低， 弯曲损耗小，耐振动，抗辐射等优点。但是该结构存在一定的缺陷，使得器件的性能不能很好的控制在使用范围内。
发明内容
基于上述现有技术，本发明提出了一种单通道聚合物光纤旋转连接器，采用全塑料光纤进行连接，利用喇叭口型聚合物光纤实现光纤旋转传输的连接，有效地增大聚合物光纤的数值孔径，进一步提高光耦合效率，降低旋转耦合损耗对光路的离轴、偏角和耦合距离的敏感性，实现全聚合物光纤的旋转光信号连接。本发明公开了一种单通道聚合物光纤旋转连接器，包括固定头1和旋转头2 ；所述固定头1包括静止端塑料光纤套管102，所述静止端塑料光纤套管102的内嵌有静止转端塑料光纤套管202，所述旋转端塑料光纤套管202内嵌有旋端输入塑料光纤，所述静止端塑料光纤套管102外部设置有固定金属套管103 ；所述旋转头2包括旋转端输出塑料光纤；所述旋转端塑料光纤套管202的外部设置有旋转金属套管203 ；
所述静止端塑料光纤采用全塑料光纤进行连接，又包括一体设置的静止端喇叭口型塑料光纤段101和静止端输入塑料光纤段104 ；所述旋转端塑料光纤采用全塑料光纤进行连接，又包括一体设置的旋转端喇叭口型塑料光纤段201和旋转端输出塑料光纤段204 ；所述静止端喇叭口型塑料光纤段101和旋转端喇叭口型塑料光纤段201的喇叭口形状具有准直功能；所述静止端喇叭口型塑料光纤段101和旋转端喇叭口型塑料光纤段201的喇叭口型的前端呈具有光会聚功能的透镜形状。所述静止端喇叭口型塑料光纤段101与旋转端喇叭口型塑料光纤段201的透镜形状采用倒锥模型，通过外部热源通过加热而成。与现有技术相比，除了具有现有的塑料光线旋转连接器所具有的优点外，本发明还减少了光学器件装配的环节，相应降低装配误差的影响，同时由于避免使用传统自聚焦透镜、准直透镜，节约了生产成本。由于采用全塑料光纤进行连接，数值孔径大，便于对准连接，操作方便，耦合效率高的优点。此外，由于塑料光纤本身的材料属性，使得其抗电磁干扰能力特别强，因此特别适用在航空航天海洋等军事保密领域中的光信号传输。在经济效益方面，本发明专利中提到的器件制备简单，成本低廉，市场前景良好。由于本发明专利是我们自主知识产权，具有广泛的社会效益和经济效益。
图1 本发明的单通道聚合物光纤旋转连接器结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明的单通道聚合物光纤旋转连接器包括固定头1，旋转头2。其中，固定头1包括静止端喇叭口型塑料光纤段101，静止端塑料光纤套管102，固定金属套管 103，静止端输入塑料光纤段104 ；旋转头2包括旋转端喇叭口型塑料光纤段201，旋转端塑料光纤套管202，旋转金属套管203，旋转端输出塑料光纤段204。当光信号通过静止端输入塑料光纤段104，通过静止端喇叭口型塑料光纤段101 传输时，由于静止端喇叭口型塑料光纤段101所特有的喇叭口形状，以及其前端的透镜形状，对光有会聚和准直的作用，这样光就能近平行入射进入旋转头2部分。虽然旋转头2在旋转，但是由于旋转端喇叭口型塑料光纤段201光纤前端相同的透镜形状，可以保证平行光入射并且继续传输，从而实现旋转信号的传输作用。静止端喇叭口型塑料光纤段101与静止端输入塑料光纤段104，旋转端喇叭口型塑料光纤段201与旋转端输出塑料光纤段204，分别是在同一根塑料光纤的基础上加工而成，因而输入与输出部分具有高度的集成性的特点。这里的静止端喇叭口型塑料光纤与旋转端喇叭口型塑料光纤的形状是利用倒锥模型，通过外部热源(酒精灯或者电烙铁)通过加热而成。而其前端的透镜形状，是由于在加热过程中，塑料光纤融化，由于其表面张力自然形成，因而具有光滑，加工容易，成本低的优点。
权利要求
1.一种单通道聚合物光纤旋转连接器，包括固定头(1)和旋转头(2)；所述固定头(1) 包括静止端塑料光纤套管(102)，所述静止端塑料光纤套管(102 )的内嵌有静止端输入塑料光纤，所述静止端塑料光纤套管(102)外部设置有固定金属套管(103)；所述旋转头(2) 包括旋转端塑料光纤套管(202)，所述旋转端塑料光纤套管(202)内嵌有旋转端输出塑料光纤；所述旋转端塑料光纤套管(202)的外部设置有旋转金属套管(203)；其特征在于，所述静止端塑料光纤采用全塑料光纤进行连接，又包括一体设置的静止端喇叭口型塑料光纤段(101)和静止端输入塑料光纤段(104)；所述旋转端塑料光纤采用全塑料光纤进行连接， 又包括一体设置的旋转端喇叭口型塑料光纤段(201)和旋转端输出塑料光纤段(204);所述静止端喇叭口型塑料光纤段(101)和旋转端喇叭口型塑料光纤段(201)的喇叭口形状具有准直功能；所述静止端喇叭口型塑料光纤段(101)和旋转端喇叭口型塑料光纤段(201)的喇叭口型的前端呈具有光会聚功能的透镜形状。
2.如权利要求1所述的单通道聚合物光纤旋转连接器，其特征在于，所述静止端喇叭口型塑料光纤段(101)与旋转端喇叭口型塑料光纤段(201)的透镜形状采用倒锥模型，通过外部热源通过加热而成。
全文摘要
本发明公开了一种单通道聚合物光纤旋转连接器，包括固定头(1)和旋转头(2)其静止端塑料光纤采用全塑料光纤进行连接，又包括一体设置的静止端喇叭口型塑料光纤段(101)和静止端输入塑料光纤段(104)；所述旋转端塑料光纤采用全塑料光纤进行连接，又包括一体设置的旋转端喇叭口型塑料光纤段(201)和旋转端输出塑料光纤段(204)；所述静止端喇叭口型塑料光纤段(101)和旋转端喇叭口型塑料光纤段(201)的喇叭口形状具有准直功能；所述静止端喇叭口型塑料光纤段(101)和旋转端喇叭口型塑料光纤段(201)的喇叭口型的前端呈具有光会聚功能的透镜形状。与现有技术相比，本发明不仅很好地实现通信中的光信号旋转连接，且结构简单紧凑，性能稳定，抗电磁干扰，耦合效率高，成本低且制备方便。
文档编号G02B6/38GK102230992SQ201110194358
公开日2011年11月2日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者吉喆, 张以谟, 张德龙, 张红霞, 贾大功 申请人:天津大学