光纖旋轉連接器的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型屬于光纖通信技術領域，涉及一種光纖旋轉連接器。
【背景技術】
[0002] 在光纖信息傳輸?shù)脑S多應用中，需要旋轉連接機構使光信息在旋轉平臺和靜止平 臺之間進行傳輸，該機構稱為旋轉連接裝置，也稱旋轉連接器。光纖旋轉連接器以光纖為數(shù) 據(jù)傳輸媒體，特別適合應用在需要無限制的、連續(xù)或斷續(xù)旋轉、同時又要從固定位置到旋轉 位置傳送大容量數(shù)據(jù)及信號的場所。能改善機械性能，簡化系統(tǒng)操作，避免因活動關節(jié)的旋 轉對光纖的損害。
[0003] 現(xiàn)有的光纖旋轉連接器結構復雜，制作成本高，穩(wěn)定性能差，兩根光纖在旋轉連接 器內光親合時，回波損耗大。
[0004] 現(xiàn)有的光纖旋轉連接器多采用光準直器和光耦合器對入射光和出射光進行調整 整形，因此成本較本專利使用的透鏡、陶瓷插芯成本高，另外，光準直器與光耦合器在裝配 時，裝配精度較高。 【實用新型內容】
[0005] 為解決現(xiàn)有技術中存在的以上不足，本實用新型旨在提供一種光纖旋轉連接器， 其結構簡單、制作成本低、穩(wěn)定性能高、使用壽命長，可避免兩根光纖的對接磨損。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術方案如下：
[0007] -種光纖旋轉連接器，用于連接兩光纖活動連接器，它包括定子外殼、轉子套筒， 以及設置于定子外殼與轉子套筒之間的接口組件；
[0008] 所述接口組件包括耦合環(huán)、插裝于耦合環(huán)內用于固定光纖的陶瓷插芯、固定于耦 合環(huán)一端的半球透鏡;所述半球透鏡的頂點到陶瓷插芯端面的軸向距離為定值；
[0009] 所述定子外殼的中心部位、轉子套筒的中心部位分別沿軸向設有階梯狀的通孔； 所述定子外殼套裝在耦合環(huán)的帶半球透鏡的一端;所述轉子套筒套裝在耦合環(huán)的另一端；
[0010] 所述轉子套筒與光纖活動連接器對接后，光纖活動連接器中的光纖的端面與陶瓷 插芯中的光纖的端面之間有間隙。
[0011] 作為對本實用新型的限定，所述定子外殼的與耦合環(huán)相連的一端的端面固定有環(huán) 狀的蓋板;所述轉子套筒的與耦合環(huán)相連的一端嵌于蓋板的內孔中，且定子外殼的端面與 轉子套筒的端面相接觸。
[0012] 作為對本實用新型的另一種限定，所述定子外殼的外周面、轉子套筒的外周面上 分別設有外螺紋。
[0013] 作為對本實用新型的第三種限定，所述耦合環(huán)中心部位沿軸向設有階梯狀的通 孔;所述陶瓷插芯固定于通孔內；所述半球透鏡經(jīng)支架固定在耦合環(huán)的一端。
[0014] 作為對上述方式的限定，所述支架帶有凹槽;所述半球透鏡卡在凹槽內。
[0015] 本實用新型的光纖旋轉連接器的制作工藝，包括依次進行的如下步驟：
[0016] A.將半球透鏡固定到耦合環(huán)上；
[0017] B.將光纖插入陶瓷插芯內孔中；
[0018] C.研磨陶瓷插芯的前端面，研磨的合格標準可參考國標:YDT 2152-2010光纖活動 連接器可靠性要求及試驗方法；
[0019] D.將陶瓷插芯固定到耦合環(huán)上，半球透鏡頂點到陶瓷插芯端面的軸向距離F2的大 小，與半球透鏡焦距f的大小相等;f是由光學設計軟件ZAMAX通過光路模擬仿真得出；
[0020] E.將定子外殼由耦合環(huán)的帶半球透鏡的一端套入耦合環(huán)，將轉子套筒由耦合環(huán)的 另一端套入耦合環(huán)，且令定子外殼的端面與轉子套筒的端面相接觸;將環(huán)狀的蓋板套在轉 子套筒上，并將蓋板與定子外殼用螺栓沿軸向固定；
[0021] F.將兩個光纖活動連接器分別嵌入定子外殼的通孔、轉子套筒的通孔中，并且該 兩個光纖活動連接器分別經(jīng)帶有內螺紋的支撐架與定子外殼的外螺紋、轉子套筒的外螺紋 連接；
[0022] 其中與定子外殼連接的光纖活動連接器中的光纖的端面與半球透鏡的頂點之間 有距離F1，該距離為1.83mm;
[0023] 與轉子套筒連接的光纖活動連接器中的光纖的端面與陶瓷插芯中的光纖的端面 之間有間隙;該間隙由以下公式計算得出：
[0024] 設兩光纖因拋光而具有相同的折射率表面變質層，兩光纖之間的間隙為空氣;假 設光纖端面表面質量非常好，無劃痕、凹坑、污物等，根據(jù)薄膜光學原理可以推得光纖連接 器的回撥損耗為：
[0030] n〇,光纖纖芯折射率，no =1.463;
[0031] ηι，空氣折射率，ηι=1;
[0032] n2，光纖端面變質層折射率，n2 = 1.46;
[0033] h，光纖端面變質層厚度，h = 0.1;
[0034] d，光纖活動連接器中的光纖的端面與陶瓷插芯中的光纖的端面之間的間隙；
[0035] λ，光波波長，λ=1·31μπι;
[0036] RL，回波損耗，RL2 35dB。
[0037] 本實用新型的光纖旋轉連接器的制作工藝，還可以采用如下步驟依次進行：
[0038] Aa.將半球透鏡粘接到支架上；
[0039] Ab.使用單光束焊機將支架焊接到耦合環(huán)上；
[0040] B.將光纖的一端插入陶瓷插芯內孔中；
[0041 ] C.研磨陶瓷插芯的前端面，研磨的合格標準可參考國標:YDT 2152-2010光纖活動 連接器可靠性要求及試驗方法；
[0042] D.將陶瓷插芯固定到耦合環(huán)上，半球透鏡頂點到陶瓷插芯端面的軸向距離F2的大 小，與半球透鏡焦距f的大小相等;f是由光學設計軟件ZAMAX通過光路模擬仿真得出；
[0043] E.將定子外殼由耦合環(huán)的帶半球透鏡的一端套入耦合環(huán)，將轉子套筒由耦合環(huán)的 另一端套入耦合環(huán)，且令定子外殼的端面與轉子套筒的端面相接觸;將環(huán)狀的蓋板套在轉 子套筒上，并將蓋板與定子外殼用螺栓沿軸向固定；
[0044] F.將兩個光纖活動連接器分別嵌入定子外殼的通孔、轉子套筒的通孔中，并且該 兩個光纖活動連接器分別經(jīng)帶有內螺紋的支撐架與定子外殼的外螺紋、轉子套筒的外螺紋 連接；
[0045] 其中與定子外殼連接的光纖活動連接器中的光纖的端面與半球透鏡的頂點之間 有距離F1，該距離為1.83mm;
[0046] 與轉子套筒連接的光纖活動連接器中的光纖的端面與陶瓷插芯中的光纖的端面 之間有間隙;該間隙由以下公式計算得出：
[0047] 設兩光纖因拋光而具有相同的折射率表面變質層，兩光纖之間的間隙為空氣;假 設光纖端面表面質量非常好，無劃痕、凹坑、污物等，由薄膜光學原理可以推得光纖連接器 的回撥損耗為：
[0053] no，光纖纖芯折射率，nQ= 1.463;
[0054] ηι，空氣折射率，ηι = 1;
[0055] Π2，光纖端面變質層折射率，Π2 = 1.46;
[0056] h，光纖端面變質層厚度，h = 0.1;
[0057] d，光纖活動連接器中的光纖的端面與陶瓷插芯中的光纖的端面之間的間隙；
[0058] λ，光波波長，λ=1 ·31μηι;
[0059] RL，回波損耗，RL2 35dB。
[0060] 由于采用了上述技術方案，本實用新型與現(xiàn)有技術相比，所取得的技術進步在于：
[0061] 本實用新型的透鏡為半球透鏡，半球透鏡固定在耦合環(huán)上不動，提高了該光纖旋 轉連接器的穩(wěn)定性，該光纖旋轉連接器的入射端與半球透鏡不存在直接接觸，且半球透鏡 的可接受光角度范圍較普通光纖端面可接收光角度大，能夠完全將入射端的光全部接收到 該光纖旋轉連接器中；
[0062] 本實用新型的半球透鏡的頂點到陶瓷插芯端面的軸向距離為定值，在定子外殼與 光纖活動連接器對接后，保證了陶瓷插芯內的光纖與光纖活動連接器內的光纖在耦合時， 耦合焦距不變，使得二者的耦合效率高，信號傳輸穩(wěn)定；
[0063] 本實用新型的轉子套筒與光纖活動連接器對接后，光纖活動連接器中的光纖的端 面與陶瓷插芯中的光纖的端面之間有間隙，可避免兩根光纖的對接磨損，減小回波損耗;該 間隙通過由薄膜光學原理推得的光纖連接器的回撥損耗公式計算得出，當該間隙為1.259μ m時，回波損耗即可滿足要求。
[0064] 綜上所述，本實用新型具有結構簡單、制作成本低、穩(wěn)定性能高、使用壽命長的特 點。