專利名稱：離軸旋轉(zhuǎn)光通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種離軸旋轉(zhuǎn)條件下的光通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用于雷達(dá)，坦克炮塔，直升機(jī)旋翼等環(huán)境下的實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在ー些通信系統(tǒng)中，信號在相對旋轉(zhuǎn)的部件之間高速傳輸，需要旋轉(zhuǎn)連接結(jié)構(gòu)以確保通信順暢，也相應(yīng)地需要各種各樣的旋轉(zhuǎn)連接器件。用來傳輸電信號的接觸式旋轉(zhuǎn)連接器件稱為電滑動環(huán)，用來傳輸高速光信號的非接觸式旋轉(zhuǎn)器件稱為光纖旋轉(zhuǎn)連接器或光滑環(huán)。隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，許多專家致カ于研究新型的光纖旋轉(zhuǎn)連接器件及其在通信系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，這些旋轉(zhuǎn)連接器件確保了通信系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境條件下能夠?qū)崿F(xiàn)各種不同的功能。由于光纖旋轉(zhuǎn)連接器使用光信號進(jìn)行傳輸，因此通信過程中無電磁泄漏現(xiàn)象，其保密性好，并且可以抗電磁干擾；它的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)無接觸傳輸，無磨損，因此具有使用壽命長，轉(zhuǎn)速高等優(yōu)點(diǎn)。目前，基于光纖旋轉(zhuǎn)連接器的通信系統(tǒng)在軍事、航天以及エ業(yè)等領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，例如用于圖像的傳輸、數(shù)據(jù)的收集、深潛器纜控系統(tǒng)和無線測量系統(tǒng)等。常見的光纖旋轉(zhuǎn)連接器其體積較小，相對旋轉(zhuǎn)部件雖然是非接觸式的，但其間距也非常小，也有把相對分開一定距離的兩個(gè)準(zhǔn)直器應(yīng)用到軸上旋轉(zhuǎn)光纖通信系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)方案。通常這些光纖旋轉(zhuǎn)連接器都是軸上旋轉(zhuǎn)的，且旋轉(zhuǎn)軸中心位置都有準(zhǔn)直器，在這種情況下，兩根光纖或其他光通信器件將直接被固定在旋轉(zhuǎn)軸上。相對旋轉(zhuǎn)部件之間間距小，且中心軸位置無法留空，使這些傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)連接通信系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中具備局限性。而當(dāng)光通信系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)部件之間的距離増大，且旋轉(zhuǎn)中心必須留空時(shí)，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的光纖旋轉(zhuǎn)連接器顯然就不再適用。例如當(dāng)雷達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸中心位置設(shè)計(jì)有波導(dǎo)管時(shí)，準(zhǔn)直器不能放置在中心軸位置，在這種情況下，旋轉(zhuǎn)連接器件中所用到的準(zhǔn)直器必須圍繞導(dǎo)波管外側(cè)離軸旋轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)成離軸旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。又如在旋轉(zhuǎn)平臺中傳輸高壓氣體時(shí)，同樣也需要一種類似結(jié)構(gòu)的離軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)通信功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了ー種離軸旋轉(zhuǎn)光通信系統(tǒng)，它可以有效克服現(xiàn)有的光纖旋轉(zhuǎn)連接器由于兩根光纖或其他光通信器件直接被固定在旋轉(zhuǎn)軸上，造成旋轉(zhuǎn)部件之間間距小，且中心軸位置無法留空，使應(yīng)用受限制等弊端，本發(fā)明可使光信號在離軸條件下，在較大間距并相對旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)筒狀部件之間實(shí)現(xiàn)雙向高速傳輸，對于智能エ業(yè)、軍事等實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)具有很大的實(shí)用價(jià)值。本發(fā)明技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的ー種離軸旋轉(zhuǎn)光通信系統(tǒng)，由帶網(wǎng)卡的電腦、光端機(jī)和旋轉(zhuǎn)部件構(gòu)成，其特征在于所述帶網(wǎng)卡的電腦、光端機(jī)和旋轉(zhuǎn)部件左、右各ー套，對稱排列；左端電腦發(fā)出信號，經(jīng)網(wǎng)卡將信號傳給左端的光端機(jī)，左端光端機(jī)通過單模光纖與左端的旋轉(zhuǎn)部件通信，右端旋轉(zhuǎn)部件將接收的光信號發(fā)送給右端的光端機(jī)，再由右端電腦接收信號，整個(gè)通信過程是雙向可逆的；I)所述旋轉(zhuǎn)部件包括光滑環(huán)、光分路器、準(zhǔn)直器、單模光纖和旋轉(zhuǎn)盤，光滑環(huán)通過單模光纖依次與光端機(jī)、光滑環(huán)、光分路器、準(zhǔn)直器連接，確保單模光纖在整個(gè)旋轉(zhuǎn)過程中不纏繞；2)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤中心位置分別設(shè)置有圓孔，通過兩個(gè)圓孔連接一根旋轉(zhuǎn)軸，離圓孔等距離處設(shè)置準(zhǔn)直器插ロ，且每個(gè)準(zhǔn)直器插ロ之間距離相等；3)左端旋轉(zhuǎn)盤設(shè)置3個(gè)左端準(zhǔn)直器插ロ，三個(gè)準(zhǔn)直器分別插入左端準(zhǔn)直器插ロ中；右端旋轉(zhuǎn)盤設(shè)置4個(gè)右端準(zhǔn)直器插ロ，四個(gè)準(zhǔn)直器分別插入右端準(zhǔn)直器插口中；4)左端旋轉(zhuǎn)部件與右端旋轉(zhuǎn)部件之間距離為O. lmnT500mm ；
5)各個(gè)準(zhǔn)直器的中軸線與旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸相互平行，并且與旋轉(zhuǎn)盤面垂直；所述旋轉(zhuǎn)軸為空心圓柱筒，圓柱筒內(nèi)置雷達(dá)的波導(dǎo)管或者高壓氣體。所述的光分路器為平面波導(dǎo)型，對1310nm和1550nm光具有相同的平均分光比。本發(fā)明根據(jù)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤中心所留出的孔徑，設(shè)計(jì)出符合要求的準(zhǔn)直器直徑，使光信號經(jīng)過準(zhǔn)直器后在旋轉(zhuǎn)過程中一直處于連通狀態(tài)，保證光信息在較大間距且相對旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)筒狀部件之間的可靠傳輸。結(jié)合光端機(jī)、光分路器、語音視頻采集卡、電腦等設(shè)備，系統(tǒng)在復(fù)雜的環(huán)境下具備單向?qū)崟r(shí)監(jiān)控的功能，也可實(shí)現(xiàn)雙向高速傳輸光信息的功能。可廣泛用于智能控制、エ業(yè)生產(chǎn)、軍事裝備等領(lǐng)域。


圖I是本發(fā)明的離軸旋轉(zhuǎn)光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖；圖2是本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)部件在旋轉(zhuǎn)軸面上的剖示圖；圖3是在與旋轉(zhuǎn)軸垂直的截面上準(zhǔn)直器耦合示意圖；圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)框架示意圖。I.電腦，2.光端機(jī)，3.光滑環(huán)，4.光分路器，5.準(zhǔn)直器，6.旋轉(zhuǎn)部件，101.單模光纖，102.旋轉(zhuǎn)盤，201.右端準(zhǔn)直器插ロ，202.左端準(zhǔn)直器插ロ，203圓孔，301.監(jiān)控設(shè)備，302.光發(fā)射機(jī)，303.光放大器，304.光接收機(jī)，305.采集卡。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。ー種離軸旋轉(zhuǎn)光通信系統(tǒng)，如圖I所示由帶網(wǎng)卡的電腦I、光端機(jī)2和旋轉(zhuǎn)部件6構(gòu)成，所述帶網(wǎng)卡的電腦、光端機(jī)和旋轉(zhuǎn)部件左、右各ー套，對稱排列；左端電腦I發(fā)出信號，經(jīng)網(wǎng)卡將信號傳給左端的光端機(jī)2，左端光端機(jī)通過單模光纖101與左端的旋轉(zhuǎn)部件6通信，右端旋轉(zhuǎn)部件6將接收的光信號發(fā)送給右端的光端機(jī)2，再由右端電腦I接收信號，整個(gè)通信過程是雙向可逆的；I)所述旋轉(zhuǎn)部件如圖2所示包括光滑環(huán)3、光分路器4、準(zhǔn)直器5、單模光纖101和旋轉(zhuǎn)盤102,光滑環(huán)3通過單模光纖101依次與光端機(jī)2、光滑環(huán)3、光分路器4、準(zhǔn)直器5連接，確保單模光纖在整個(gè)旋轉(zhuǎn)過程中不纏繞；2)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤102中心位置分別設(shè)置有圓孔203，通過兩個(gè)圓孔連接ー根旋轉(zhuǎn)軸，離圓孔等距離處設(shè)置準(zhǔn)直器插ロ，且每個(gè)準(zhǔn)直器插ロ之間距離相等；3)左端旋轉(zhuǎn)盤設(shè)置3個(gè)左端準(zhǔn)直器插ロ 202，三個(gè)準(zhǔn)直器分別插入左端準(zhǔn)直器插ロ 202中；右端旋轉(zhuǎn)盤設(shè)置4個(gè)右端準(zhǔn)直器插ロ 201，四個(gè)準(zhǔn)直器分別插入右端準(zhǔn)直器插ロ201 中；4)左端旋轉(zhuǎn)部件與右端旋轉(zhuǎn)部件之間距離為O. lmnT500mm ；5)各個(gè)準(zhǔn)直器的中軸線與旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸相互平行，并且與旋轉(zhuǎn)盤面垂直；所述旋轉(zhuǎn)軸為空心圓柱筒，圓柱筒內(nèi)置雷達(dá)的波導(dǎo)管，或者高壓氣體。所述的光分路器為平面波導(dǎo)型，對1310nm和1550nm光具有相同的平均分光比。
本發(fā)明根據(jù)旋轉(zhuǎn)盤圓孔203的尺寸要求，設(shè)計(jì)準(zhǔn)直器5的出射光斑、外徑尺寸及旋轉(zhuǎn)盤102的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)過程中，7個(gè)準(zhǔn)直器的中軸線始終保持與旋轉(zhuǎn)軸平行、等距，系統(tǒng)左端的3個(gè)準(zhǔn)直器出射光斑與右端的4個(gè)準(zhǔn)直器的出射光斑在旋轉(zhuǎn)軸垂直面上重疊部分由陰影表示，可以看出旋轉(zhuǎn)部件之間的準(zhǔn)直器保持良好的耦合效率。圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的總體框架示意圖。它主要由監(jiān)控設(shè)備301、數(shù)字視頻光端機(jī)，包括光發(fā)射機(jī)302和光接收機(jī)304、光放大器303、光滑環(huán)3、光分路器4、準(zhǔn)直器5、步進(jìn)電機(jī)、單模光纖102、視頻采集卡305以及帶網(wǎng)卡的電腦I等組成。系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)部件6由光滑環(huán)3、光分路器4以及準(zhǔn)直器5構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)部件6分左右兩部分，由步進(jìn)電機(jī)控制其轉(zhuǎn)速和水平間距。監(jiān)控設(shè)備301從外界獲取實(shí)時(shí)的影音信號，經(jīng)光發(fā)射機(jī)302將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，必要時(shí)，使用光放大器303將光信號放大后再輸出到旋轉(zhuǎn)部件6,光放大器303的放大倍數(shù)可以根據(jù)實(shí)施過程中準(zhǔn)直器5的耦合效率和光信號在傳輸過程中的各種損耗值進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保光接收機(jī)304可以接收到正常工作的光信號。在實(shí)施方案中，為確保旋轉(zhuǎn)部件6所用的光纖在旋轉(zhuǎn)過程中不纏繞，必須用到光滑環(huán)3，光滑環(huán)3 —端固定，另外一端可以與旋轉(zhuǎn)部件6連接，同步旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)部件6左端的I X 3光分路器4確保一路的光信號傳輸?shù)?個(gè)準(zhǔn)直器5，右端I X 4光分路器4確保四路的光信號經(jīng)4個(gè)準(zhǔn)直器5傳輸?shù)接叶说墓饣h(huán)3。光接收機(jī)304將右端接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送給圖像語音采集卡305，通過電腦I軟件處理，可以實(shí)時(shí)播放語音視頻，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，并且可以將接收到的影音數(shù)據(jù)存儲于電腦I磁盤中。
權(quán)利要求
1.一種離軸旋轉(zhuǎn)光通信系統(tǒng)，由帶網(wǎng)卡的電腦、光端機(jī)和旋轉(zhuǎn)部件構(gòu)成，其特征在于所述帶網(wǎng)卡的電腦、光端機(jī)和旋轉(zhuǎn)部件左、右各一套，對稱排列；左端電腦發(fā)出信號，經(jīng)網(wǎng)卡將信號傳給左端的光端機(jī)，左端光端機(jī)通過單模光纖與左端的旋轉(zhuǎn)部件通信，右端旋轉(zhuǎn)部件將接收的光信號發(fā)送給右端的光端機(jī)，再由右端電腦接收信號，整個(gè)通信過程是雙向可逆的； 1)所述旋轉(zhuǎn)部件包括光滑環(huán)、光分路器、準(zhǔn)直器、單模光纖和旋轉(zhuǎn)盤，光滑環(huán)通過單模光纖依次與光端機(jī)、光滑環(huán)、光分路器、準(zhǔn)直器連接； 2)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤中心位置分別設(shè)置有圓孔，通過兩個(gè)圓孔內(nèi)連接一根旋轉(zhuǎn)軸，離圓孔等距離處設(shè)置準(zhǔn)直器插口，且每個(gè)準(zhǔn)直器插口之間距離相等； 3)左端旋轉(zhuǎn)盤設(shè)置3個(gè)左端準(zhǔn)直器插口，三個(gè)準(zhǔn)直器分別插入左端準(zhǔn)直器插口中；右端旋轉(zhuǎn)盤設(shè)置4個(gè)右端準(zhǔn)直器插口，四個(gè)準(zhǔn)直器分別插入右端準(zhǔn)直器插口中； 4)左端旋轉(zhuǎn)部件與右端旋轉(zhuǎn)部件之間距離為0.lmnT500mm ； 5)各個(gè)準(zhǔn)直器的中軸線與旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸相互平行，并且與旋轉(zhuǎn)盤面垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的離軸旋轉(zhuǎn)光通信系統(tǒng)，其特征在于所述的光分路器為平面波導(dǎo)型，對1310nm和1550nm光具有相同的平均分光比。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的離軸旋轉(zhuǎn)光通信系統(tǒng)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)軸為空心圓柱筒，圓柱筒內(nèi)置雷達(dá)的波導(dǎo)管或者高壓氣體。
全文摘要
一種離軸旋轉(zhuǎn)光通信系統(tǒng)，電腦、光端機(jī)和旋轉(zhuǎn)部件左、右各一套對稱排列；左端電腦發(fā)出信號，經(jīng)網(wǎng)卡將信號傳給光端機(jī)，通過單模光纖與旋轉(zhuǎn)部件通信，右端旋轉(zhuǎn)部件將接收的光信號發(fā)送給右端的光端機(jī)，再由右端電腦接收信號，整個(gè)通信過程是雙向可逆的；旋轉(zhuǎn)部件的光滑環(huán)通過單模光纖依次與光端機(jī)、光滑環(huán)、光分路器、準(zhǔn)直器連接；兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤中心位置分別設(shè)置有圓孔，兩個(gè)圓孔連接旋轉(zhuǎn)軸，離圓孔等距離處設(shè)置準(zhǔn)直器插口，且準(zhǔn)直器插口之間距離相等；左端旋轉(zhuǎn)部件與右端旋轉(zhuǎn)部件之間距離為0.1mm~500mm；各個(gè)準(zhǔn)直器的中軸線與旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸相互平行，并且與旋轉(zhuǎn)盤面垂直。本發(fā)明具有雙向高速傳輸光信號的功能?？蓮V泛用于智能控制、工業(yè)生產(chǎn)、軍事裝備等領(lǐng)域。
文檔編號H04B10/12GK102684789SQ20121016804
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者丁杰, 嚴(yán)夢, 佟國香, 方寶英, 朱慧群, 李榴, 李毅, 梁倩, 沈雨剪, 王曉華, 王 鋒, 覃源, 鄭秋心, 黃毅澤 申請人:上海理工大學(xué)