一种倒锥结构的聚合物光纤旋转连接器的制作方法

专利名称：一种倒锥结构的聚合物光纤旋转连接器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤旋转连接器，尤其涉及一种倒锥结构的聚合物光纤旋转连接器。
背景技术：
目前，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。与此同时，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。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，专利号200720032191.5，公告日为2008.05.14的中国的实用新型专利公开了一种《塑料光纤旋转连接器》，将塑料光纤作为静止端输入光纤和转动输出光纤，虽然易于连接、成本较低，但是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，在装配过程中需要对耦合透镜进行抛光、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，器件传输性能受到装配精度的影响，使得器件的性能不能很好的控制在使用范围内。

实用新型内容针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种一种倒锥结构的聚合物光纤旋转连接器，采用全塑料光纤进行连接，利用倒锥形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。本实用新型可以实现在光信号旋转过程中低成本，易操作，低损耗的通信传输。本实用新型一种倒锥结构的聚合物光纤旋转连接器予以实现的技术方案是:包括固定头和旋转头；所述固定头包括静止端塑料光纤套管，所述静止端塑料光纤套管内嵌装有静止端输入塑料光纤，所述静止端塑料光纤套管外部设置有固定金属套管；所述旋转头包括旋转端塑料光纤套管，所述旋转端塑料光纤套管内嵌装有旋转端输出塑料光纤；所述旋转端塑料光纤套管的外部设置有旋转金属套管；所述静止端输入塑料光纤的前段为静止端倒锥型塑料光纤段，所述旋转端输出塑料光纤的前段为旋转端倒锥型塑料光纤段，所述静止端倒锥型塑料光纤段的端面和旋转端倒锥型塑料光纤段的端面分别为沿轴向突出的球面，从而形成透镜结构。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型结构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，本实用新型专利中提到的器件制备简单，成本低廉，市场前景良好。由于本实用新型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。本实用新型聚合物光纤旋转连接器可广泛应用于用于不同的领域中，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。

附图是本实用新型聚合物光纤旋转连接器结构示意图。图中:1_固定头，101-静止端倒锥型塑料光纤段，102-静止端塑料光纤套管，103-固定金属套管，104-静止端输入塑料光纤，2-旋转头，201-旋转端倒锥型塑料光纤段，203-旋转金属套管，204-旋转端输入塑料光纤。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
对本实用新型作进一步详细地描述。如附图所示，本实用新型一种倒锥结构的聚合物光纤旋转连接器，包括固定头I和旋转头2 ;所述固定头I包括静止端塑料光纤套管102，所述静止端塑料光纤套管102内嵌装有静止端输入塑料光纤104，所述静止端输入塑料光纤104的前段为静止端倒锥型塑料光纤段101，所述静止端输入塑料光纤采用全塑料光纤进行连接，所述静止端塑料光纤套管102的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内嵌装有旋转端输出塑料光纤204，所述旋转端输出塑料光纤204的前段为旋转端倒锥型塑料光纤段201，所述旋转端输出塑料光纤采用全塑料光纤进行连接，所述旋转端塑料光纤套管202的外部设置有旋转金属套管203，两个倒锥型的光纤段(静止端倒锥型塑料光纤段101和旋转端倒锥型塑料光纤段201)具有准直功能，而且所述静止端倒锥型塑料光纤段101的端面和旋转端倒锥型塑料光纤段201的端面分别为沿轴向突出的球面，从而形成了具有光汇聚功能的透镜结构。使用本实用新型倒锥结构的聚合物光纤旋转连接器，当光信号通过静止端输入塑料光纤段104，通过静止端倒锥型塑料光纤段101传输时，由于静止端倒锥型塑料光纤段101所特有的倒锥形状，以及其前端的透镜形状，对光有汇聚和准直的作用，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，但是由于旋转端倒锥型塑料光纤段201光纤前端具有相同的透镜形状，因此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。本实用新型中的静止端倒锥型塑料光纤段101与静止端输入塑料光纤段104，旋转端倒锥型塑料光纤段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，静止端倒锥型塑料光纤101与旋转端倒锥型塑料光纤201的形状是利用倒锥模型，通过外部热源(酒精灯或者电烙铁)加热而成。而固定头I和旋转头2相邻两端之间形成的透镜结构，是在上述加热过程中，塑料光纤融化，由其表面张力自然形成，因而具有表面光滑、容易加工、成本低的优点。本实用新型利用倒锥形聚合物光纤实现光纤旋转传输的连接，可以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。本实用新型可以实现在光信号旋转过程中低成本，易操作，低损耗的通信传输。可广泛应用于用于不同的领域中，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。尽管上面结合图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。
权利要求1.一种倒锥结构的聚合物光纤旋转连接器，包括固定头(I)和旋转头(2);所述固定头(I)包括静止端塑料光纤套管(102)，所述静止端塑料光纤套管(102)内嵌装有静止端输入塑料光纤(104)，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 )内嵌装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: 所述静止端输入塑料光纤(104)的前段为静止端倒锥型塑料光纤段(101 )，所述旋转端输出塑料光纤(204)的前段为旋转端倒锥型塑料光纤段(201)，所述静止端倒锥型塑料光纤段(101)的端面和旋转端倒锥型塑料光纤段(201)的端面分别为沿轴向突出的球面，从而形成透镜结构。
专利摘要本实用新型公开了一种倒锥结构的聚合物光纤旋转连接器，包括固定头和旋转头；固定头包括静止端塑料光纤套管，该套管内嵌装有静止端输入塑料光纤，静止端塑料光纤套管外部设置有固定金属套管；旋转头包括旋转端塑料光纤套管，该套管内嵌装有旋转端输出塑料光纤；旋转端塑料光纤套管的外部设置有旋转金属套管；静止端输入塑料光纤的前段为静止端倒锥型塑料光纤段，旋转端输出塑料光纤的前段为旋转端倒锥型塑料光纤段，两个倒锥型塑料光纤段的端面为突出的球面，形成透镜结构。本实用新型利用倒锥形光纤和其前端透镜的光学特性，能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G02B6/38GK202929248SQ20122065286
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者贾大功, 吉喆, 张红霞, 张德龙, 张以谟 申请人:天津大学