一种水下湿插拔的光通信接口装置及其光通信方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于水下光通信接口领域，特别涉及一种水下湿插拔的光通信接口装置及其光通信方法。
【背景技术】
[0002]随着人类对海洋探测的不断深入，水下探测器，水下机器人，水下海洋环境监测平台越来越多地参与到海洋科研活动中。各种探测设备通信接口需要进行重复性插拔，由于水下特殊的工作环境，在水下进行通信口的插拔是一件很复杂的工作，除了要承受水下的高压环境，通信装备的密闭性出现问题将会导致整个设备的故障甚至报废。
[0003]在现有的水下通信中，利用光纤或光缆进行通信是研究的热点，由于光通信高带宽、抗干扰性好的特点，未来也将成通信技术中的主流力量。而在一些装载有光纤通信接口的水下探测设备、海洋环境检测平台、海底观测网络节点上完成光纤通信接口对接，建立通信链路具有一定的困难。在现有的技术中，很多的水下湿插拔接口采用了十分复杂的机械结构，在水下工作时，接口两端需要精密的连接，需要很大的插拔力，通信接口对接的成功率极低。其次光纤接口很小，在水下即使使用辅助装置也很难实现光纤接口的准确对接。
[0004]综上所述，要实现水下光纤接口的对接，建立通信链路，现有的技术太过复杂，装置的可重复使用率低，安全性低，而且造价昂贵。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种水下光纤接口对接的装置及其通信方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是:
[0006]提供一种水下湿插拔的光通信接口装置，包括插头和插座，所述插头包括依次连接的发射端光纤、发射端梯度折射率透镜、发射端透镜A、真空管A、真空管B和发射端透镜B;所述发射端梯度折射率透镜用于将发射端光纤中的光引出并准直，变成平行光;所述发射端透镜A、真空管A、真空管B、发射端透镜B构成一个准直扩束系统，用于将发送端梯度折射率透镜射出的光进行准直、扩束，成为光束更宽、光斑更大的平行光；
[0007]所述插座包括依次连接的接收端透镜、真空管C、接收端梯度折射率透镜、接收端光纤;所述接收端透镜用于将入射到插座的光变成平行光;所述真空管C用于作为(高保真的)光信号传输通道;所述接收端梯度折射率透镜用于将平行光耦合进接收端光纤中。
[0008]在本发明中，所述发射端梯度折射率透镜为折射率沿径向渐变的光学透镜。
[0009]在本发明中，所述发射端透镜A和发射端透镜B都采用凸透镜。
[0010]在本发明中，所述真空管A和真空管B通过螺旋口连接，通过转动真空管B，能调节发射端透镜A和发射端透镜B之间的距离。
[0011]在本发明中，所述接收端透镜采用凸透镜。
[0012]在本发明中，所述真空管A、真空管B和真空管C均是铝合金材质的真空管。
[0013]在本发明中，所述接收端梯度折射率透镜为折射率沿径向渐变的光学透镜。
[0014]在本发明中，所述发射端透镜A采用外径为20mm、焦距为20mm的凸透镜，发射端透镜B采用外径为40mm、焦距为40mm的凸透镜，真空管A采用长度为20mm的真空管，真空管B采用长度为40m的真空管。
[0015]提供一种基于所述水下湿插拔的光通信接口装置的光通信方法，具体为:
[0016]将插头的发射端光纤与通信信号的发射端连接，将插座的接收端光纤与通信信号的接收端连接;进行光通信工作时，即插头和插座在工作状态时，保证发射端透镜B和接收端透镜的镜面相互接触或者镜面相距在Im以内；
[0017]发射端光纤中的光信号首先通过发射端梯度折射率透镜变成准直的光束，经过准直的光束再通过由发射端透镜A、真空管A、真空管B和发射端透镜B组成的准直扩束系统，光束的光斑变大，同时光束变成了平行光，实现原发射端光纤中的光信号从插头中以平行光发出；
[0018]当插头和插座处在工作状态时，插头发出的光信号进入插座的接收端透镜变成平行光，再经过真空管C，到达接收端梯度折射率透镜，接收端梯度折射率透镜将平行光耦合进接收端光纤中，进而发射端的光信号到达接收端，完成通信链路的建立。
[0019]本发明的工作原理:本发明是利用光学原理对光纤中的光信号进行扩束、准直，再利用无线光通信技术实现通信接口插拔的物理过程。在实现时，本发明主要利用了一种特殊的梯度折射率透镜引出光纤中的光，经过扩束形成平行光，平行光在水中很短的距离里传播，再经过梯度折射率透镜的逆过程耦合进入另一根光纤中，这样就实现了光纤接口在水下的连接。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0021]本发明创新性地利用特殊的光学器件引出光纤中的光源，利用现有较为成熟的水下无线光通信技术完成光纤接口的对接、光通信链路建立的目标，将复杂的水下机械操作过程转化为水下较为容易实现的无线光通信过程，极大地提高工作效率，提高可靠性，同时也解决了当前水下湿插拔光纤通信接口寿命短、制造成本高的问题，为水下光通信提供了一种相比较传统水下湿插拔接口更为简单、便捷、可靠的方法。
【附图说明】
[0022]图1为本发明中插头的结构示意图。
[0023]图2为本发明中插座的结构示意图。
[0024]图3为实施例中的光信号传输路径图。
[0025]图中的附图标记为:I插头;2插座；1发射2而光纤；11发射2而梯度折射率透镜；12发射端透镜A; 13真空官A; 14真空官B; 15发射端透镜B ； 20接收端透镜;21真空官C; 22接收端梯度折射率透镜;23接收端光纤。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
[0027]一种水下湿插拔的光通信接口装置，包括插头I和插座2。
[0028]如图1所示，插头I包括依次连接的发射端光纤10、发射端梯度折射率透镜11、发射端透镜A12、真空管A13、真空管B14和发射端透镜B15。发射端梯度折射率透镜11为一块折射率沿径向渐变的光学透镜，用于将发射端光纤10中的光引出并准直，变成平行光。发射端透镜A12采用一块外径为20mm、焦距为20mm的凸透镜，发射端透镜B15采用一块外径为40mm、焦距为40mm的凸透镜。真空管A13采用长度为20mm的铝合金材质的真空管，真