CN201051162Y - 多通道自由空间光互连器件 - Google Patents

Abstract

一种多通道自由空间光互连器件，包括有道威棱镜和光纤准直器，还设置有外套筒和连接在其两端并且中心形成有通孔的前压盖、后压盖；在前压盖的通孔内嵌入有转动套筒，转动套筒内连接有光纤法兰盘，用于入射光信号的光纤准直器固定在光纤法兰盘中；在后压盖的通孔内固定有光纤法兰盘，用于接收光信号的光纤准直器固定在光纤法兰盘中；道威棱镜设置于外套筒内并位于两光纤准直器之间，在外套筒和道威棱镜之间还设置有棱镜调整机构；在转动套筒和棱镜调整机构之间还设置有行星轮机构。本实用新型由于采用道威棱镜、由C－lens透镜构成的光纤准直器，并在行星齿轮机构的辅助下，能够从输入信号向输出信道传输多路光信号，可广泛应用在军事、航天和工业领域。

Description

多通道自由空间光互连器件

技术领域

本实用新型涉及一种信息传输装置，特别是涉及一种能够实现光信号的多路双向传输的多通道自由空间光互连器件。

背景技术

多通道自由空间光互连器件是一种将多个信号从一端静止的平台不断传向另一端旋转的平台耦合连接机构。目前，该类型器件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情况。特别是多种军事监测目标对旋转连接技术的需求更是日趋普遍。该类器件可广泛用于海、陆、空各种武器平台的控制系统中，如雷达制导、声纳阵列等方面。

目前国外类似多通道的空间互连器件的专利有以下几类，一类如专利文献“USPATENT 5588077 Dec.24，1996 Shane H.Woodside，et al.”所报道，它的结构所带来的问题是有一路信道的部分光信号会耦合进入另一路信道中；第二类如专利文献“US PATENT4519670 May.28 1985 Georg Spineer，et al.”所报道，它的结构问题，是对应透镜短焦距的信道的端口会对长焦距的信道局部遮光；第三类如专利文献“US PATENT 4725116Feb.16 1988 William W.Spencer，et al.”所报道，它的结构问题，是各部件加工与装配复杂，制作成本高。

国内多通道自由空间光互连器件专利有下面几类，一类专利如“The People’sRepublic of China PATENT 00207539.3天津大学”所报道，它是利用对称光学结构来实现信号传输的。它存在的问题是光学结构耦合精度和机械结构加工、装配精度要求严格；第二类专利如“The People’s Republic of China PATENT 2582014Y，中国电子科技集团公司第二十三研究所”锁报道，它是采用道威棱镜来实现多路信号传输。它存在的问题是减速机构庞大、结构复杂，有空回现象；道威棱镜在器件内部没有调整装置，难以保证输入、输出通道之间信号对应。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种利用道威棱镜的转像特性，C-lens透镜准直特性，在行星齿轮系统辅助下，能够从输入信号向输出信道传输多路光信号的多通道自由空间光互连器件。

本实用新型所采用的技术方案是：一种多通道自由空间光互连器件，包括有用于发送入射光信号的光纤准直器和用于接收光信号的光纤准直器，以及传送光信号的道威棱镜，还设置有外套筒和连接在其两端的中心形成有通孔的前压盖、后压盖；在前压盖的通孔内嵌入有转动套筒，并且在前压盖与转动套筒之间安装有滚动轴承，转动套筒内固定连接有光纤法兰盘，所述的用于入射光信号的光纤准直器固定设置在光纤法兰盘上；在后压盖的通孔内固定连接有光纤法兰盘，所述的用于接收光信号的光纤准直器固定设置在光纤法兰盘上；所述的道威棱镜设置于外套筒内并位于两光纤准直器之间，在外套筒和道威棱镜之间还设置有棱镜调整机构，并且在外套筒和棱镜调整机构之间安装有滚动轴承；在转动套筒和棱镜调整机构之间还设置有用于通过转动套筒带动连接在其上的光纤法兰盘、以及通过棱镜调整机构带动道威棱镜转动的行星轮机构。

所述的外套筒和前压盖之间通过圆锥销固定，二者之间设置有用于确定二者固定位置的套筒。

所述的棱镜调整机构包括有：位于道威棱镜上侧的压盖，和位于道威棱镜下侧的棱镜套筒；套在道威棱镜、压盖、棱镜套筒外部的调整套筒；用于调整道威棱镜上部径向位置的嵌入在调整套筒内的无头定位螺钉和片式弹簧，所述的片式弹簧通过无头定位螺钉压紧在压盖上，在外套筒上与调整套筒内的无头定位螺钉对应的位置处形成有用于对无头定位螺钉进行调整的通孔；所述的滚动轴承设置在外套筒与调整套筒之间。

所述的调整套筒的底部设置二个以上的调整螺孔，其调整螺孔内连接有用于调整道威棱镜下部径向位置的调整螺钉。

所述的道威棱镜下侧与棱镜套筒之间还设置有垫片。

所述的行星轮机构包括有：与安装有光纤法兰盘的转动套筒通过过盈配合相结合的齿轮；固定在外套筒上的齿轮；位于齿轮和齿轮之间并分别与齿轮和齿轮相啮合的齿轮；其中，齿轮通过弹簧挡圈安装在轴上，而轴又固定安装在棱镜调整机构中的调整套筒的端部。

所述的齿轮与设置在外套筒上的滚动轴承之间还设置有轴承隔圈。

由齿轮带动的转动套筒、光纤法兰盘以及安装在光纤法兰盘中的光纤准直器的转动速度是由齿轮通过轴带动的调整套筒的转动速度的2倍。

本实用新型的多通道自由空间光互连器件，由于采用道威棱镜、由C-lens透镜构成的光纤准直器，并在行星齿轮机构的辅助下，能够从输入信号向输出信道传输多路光信号，可广泛应用在军事、航天和工业领域。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是行星轮机构的结构示意图。

其中：

1：前压盖        2：转动套筒

3：光纤法兰盘    4a、4b：光纤准直器

5：连接螺钉      6：压片

7：螺钉          8：滚动轴承

9：齿轮          10：齿轮

11：齿轮         12：圆锥销

13：连接螺钉     14：定位螺钉

15：片式弹簧     16：压盖

17：后压盖       18：光纤法兰盘

19：外套筒       20：道威棱镜

21：棱镜套筒     22：调整套筒

23：调整螺钉     24：轴承隔圈

25：垫片         26：弹簧挡圈

27：轴           28：套筒

29：坚固螺钉     30：通孔

具体实施方式

下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本实用新型的多通道自由空间光互连器件。

如图1所示，本实用新型的多通道自由空间光互连器件，包括有用于发送入射光信号的由C-lens透镜构成的光纤准直器4a和用于接收光信号的由C-lens透镜构成的光纤准直器4b，以及传送光信号的道威棱镜20，还设置有外套筒19和连接在其两端并在中心形成有通孔的前压盖1、后压盖17，其中的外套筒19和前压盖1之间通过圆锥销12固定，二者之间设置有用于确定二者固定位置的套筒28；在前压盖1的通孔内嵌入有转动套筒2，并且在前压盖1与转动套筒2之间安装有滚动轴承8，转动套筒2内固定连接有光纤法兰盘3，所述的用于入射光信号的光纤准直器4a固定设置在光纤法兰盘3中，保证入射光信号是平行光束。为了防止光纤准直器4a脱落，光纤法兰盘3一端加有连接螺钉5和压片6。光纤法兰盘3与转动套筒2之间的连接，依靠螺钉7完成；在后压盖17的通孔内固定连接有光纤法兰盘18，所述的用于接收光信号的光纤准直器4b固定设置在光纤法兰盘18中，以提高信号接收的效率。同样，为了防止光纤准直器4b脱落，光纤法兰盘18一端加有连接螺钉5和压片6。光纤法兰盘18与压盖17之间的连接也依靠螺钉7完成；上述的光纤法兰盘18，压盖17，外套筒19，压盖1共同组成互连器件的静态部分。

所述的道威棱镜20设置于外套筒19内并位于两光纤准直器4a、4b之间，在外套筒19和道威棱镜20之间还设置有棱镜调整机构，并且在外套筒19和棱镜调整机构之间安装有滚动轴承8；在转动套筒2和棱镜调整机构之间还设置有用于通过转动套筒2带动连接在其上的光纤法兰盘3、以及通过棱镜调整机构带动道威棱镜20转动的行星轮机构。

所述的棱镜调整机构包括有：位于道威棱镜20上侧的压盖16，和位于道威棱镜20下侧的棱镜套筒21；套在道威棱镜20、压盖16、棱镜套筒21外部的调整套筒22；用于调整道威棱镜20上部径向位置的嵌入在调整套筒22内的无头定位螺钉14和片式弹簧15，所述的片式弹簧15通过无头定位螺钉14压紧在压盖16上，在外套筒19上与调整套筒22内的无头定位螺钉14对应的位置处形成有用于对无头定位螺钉14进行调整的通孔30；在调整套筒22的底部设置二个以上的调整螺孔，本实施例设置有四个调整螺孔，其调整螺孔内连接有用于调整道威棱镜20下部径向位置的调整螺钉23。

在道威棱镜20下侧与棱镜套筒21之间还设置有用于保护道威棱镜20的垫片25。所述的滚动轴承8设置在外套筒19与调整套筒22之间。

如图2所示，所述的行星轮机构包括有：与安装有光纤法兰盘3的转动套筒2通过过盈配合相结合的齿轮9；固定在外套筒19上的齿轮11；位于齿轮9和齿轮11之间并分别与齿轮9和齿轮11相啮合的齿轮10；其中，齿轮10通过弹簧挡圈26安装在轴27上，而轴27又固定安装在棱镜调整机构中的调整套筒22的端部。

上述的齿轮11与设置在外套筒19上的滚动轴承8之间还设置有轴承隔圈24。

在上述的行星轮机构中，由齿轮9带动的转动套筒2、光纤法兰盘3以及安装在光纤法兰盘3中的光纤准直器4的转动速度是由齿轮10通过轴27带动的调整套筒22的转动速度的2倍。

根据道威棱镜20的转像特性，由光纤法兰盘3中入射的平行光束，入射到威棱镜20表面上，只要保证道威棱镜20的转动速度是光纤法兰盘3转动速度的一半，光束经过道威棱镜20的折射、反射后，出射光束的位置不发生改变。出射的光束由光纤法兰盘18接收，由于光先法兰盘18是静止的，便可以实现信号从动态的部分向静态部分传输，此过程可以是可逆的，即信号从静态部分向动态部分传输。

在本实施例中，为了便于说明，多通道自由空间光互连器件的通道数为四个通道，即在光纤法兰盘3和光纤法兰盘18中，输入通道和输出通道各是4路。根据实际需要，在光纤法兰盘3和光纤法兰盘18中的通道数可以对称设定为1、2、3、5、6、7、9、10、11、12及更多，其工作原理相同。

Claims (8)

1.一种多通道自由空间光互连器件，包括有用于发送入射光信号的光纤准直器(4a)和用于接收光信号的光纤准直器(4b)，以及传送光信号的道威棱镜(20)，其特征在于，还设置有外套筒(19)和连接在外套筒(19)两端中心形成有通孔的前压盖(1)、后压盖(17)；在前压盖(1)的通孔内嵌入有转动套筒(2)，并且在前压盖(1)与转动套筒(2)之间安装有滚动轴承(8)，转动套筒(2)内固定连接有光纤法兰盘(3)，所述的用于入射光信号的光纤准直器(4a)固定设置在光纤法兰盘(3)中；在后压盖(17)的通孔内固定连接有光纤法兰盘(18)，所述的用于接收光信号的光纤准直器(4b)固定设置在光纤法兰盘(18)中；所述的道威棱镜(20)设置于外套筒(19)内并位于两光纤准直器(4a、4b)之间，在外套筒(19)和道威棱镜(20)之间还设置有棱镜调整机构，并且在外套筒(19)和棱镜调整机构之间安装有滚动轴承(8)；在转动套筒(2)和棱镜调整机构之间还设置有用于通过转动套筒(2)带动连接在其上的光纤法兰盘(3)、以及通过棱镜调整机构带动道威棱镜(20)转动的行星轮机构。

2.根据权利要求1所述的多通道自由空间光互连器件，其特征在于，所述的外套筒(19)和前压盖(1)之间通过圆锥销(12)固定，二者之间设置有用于确定二者固定位置的套筒(28)。

3.根据权利要求1所述的多通道自由空间光互连器件，其特征在于，所述的棱镜调整机构包括有：位于道威棱镜(20)上侧的压盖(16)，和位于道威棱镜(20)下侧的棱镜套筒(21)；套在道威棱镜(20)、压盖(16)、棱镜套筒(21)外部的调整套筒(22)；用于调整道威棱镜(20)上部径向位置的嵌入在调整套筒(22)内的无头定位螺钉(14)和片式弹簧(15)，所述的片式弹簧(15)通过无头定位螺钉(14)压紧在压盖(16)上，在外套筒(19)上与调整套筒(22)内的无头定位螺钉(14)对应的位置处形成有用于对无头定位螺钉(14)进行调整的通孔(30)；所述的滚动轴承(8)设置在外套筒(19)与调整套筒(22)之间。

4.根据权利要求3所述的多通道自由空间光互连器件，其特征在于，所述的调整套筒(22)的底部设置二个以上的调整螺孔，其调整螺孔内连接有用于调整道威棱镜(20)下部径向位置的调整螺钉(23)。

5.根据权利要求3所述的多通道自由空间光互连器件，其特征在于，所述的道威棱镜(20)下侧与棱镜套筒(21)之间还设置有垫片(25)。

6.根据权利要求1所述的多通道自由空间光互连器件，其特征在于，所述的行星轮机构包括有：与安装有光纤法兰盘(3)的转动套筒(2)通过过盈配合相结合的齿轮(9)；固定在外套筒(19)上的齿轮(11)；位于齿轮(9)和齿轮(11)之间并分别与齿轮(9)和齿轮(11)相啮合的齿轮(10)；其中，齿轮(10)通过弹簧挡圈(26)安装在轴(27)上，而轴(27)又固定安装在棱镜调整机构中的调整套筒(22)的端部。

7.根据权利要求6所述的多通道自由空间光互连器件，其特征在于，所述的齿轮(11)与设置在外套筒(19)上的滚动轴承(8)之间还设置有轴承隔圈(24)。

8.根据权利要求6所述的多通道自由空间光互连器件，其特征在于，所述的由齿轮(9)带动的转动套筒(2)、光纤法兰盘(3)以及安装在光纤法兰盘(3)中的光纤准直器(4)的转动速度是由齿轮(10)通过轴(27)带动的调整套筒(22)的转动速度的2倍。

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