Многоканальный оптический вращающийся соединитель Советский патент 1992 года по МПК G01B5/26 

Изобретение относится к оптическим системам передачи информации, а именно к многоканальным оптическим вращающимся соединителям.

Известен многоканальный вращающийся соединитель, содержащий два шарнирно соединенных крепежных узла, несущих соединяемые части оптических каналов передачи, которые попарно оптически связаны через компенсатор вращения световых пучков и выполненный в виде призмы Дове, установленной между коллимирующей и фокусирующей линзами.

Недостатком такого устройства является использование призмы Дове, что вызывает сложность юстировки, большие массы и габариты устройства, необходимость оптических деталей.

Известно также устройство, в котором в качестве компенсатора вращения применен волоконно-оптический жгут.

Недостатком данного устройства является сложность кинематической схемы, низкая технологичность из-за низкой технологичности компенсатора вращения, значительные амплитудные искажения сигнала.

Известно также устройство, содержащее редукторный механизм, который кинематически соединен с компенсатором, выполненным в виде пучков оптических световодов, торцы световодов уложены по окружности с центрами на общей оси вращения, причем последовательность расположения по окружности одних торцов световодов выбрана обратной по отношению к последовательности расположения по окружности других торцов соответствующих световодов.

Недостатками такого устройства является сложность схемы с низкой технологичностью укладки волокон, высокий уровень оптических потерь и амплитудной модуляции.

На фиг.1 изображен соединитель, общий вид; на фиг.2 - волоконно-оптический преобразователь скорости вращения световых пучков со схемой укладки световодов для К 1/2.

00

с

XI W ю

00

Соединитель состоит из двух узлов 1,2, несущих передающие 3 и принимающие 4 соединяемые части оптических каналов передачи, В качестве которых могут быть волоконные световоды, фотоприемники, излучатели с элементами фокусировки (линзами, граданами, фоконами) или без них, в зависимости от вида линий связи в каналах передачи и места установки соединителя в линиях. На фиг.1 соединяемые части 3, 4 - световоды и фотоприемники соответственно.

Узлы 1, 2 шарнирно соединены между собой (установлены с возможностью вращения друг относительно друга).

Компенсатор вращения световых пучков состоит и двух последовательно установленных по ходу лучей волоконно-оптических преобразователей 5, б скорости вращения световых пучков с коэффициентами преобразования К и М соответственно. Причем коэффициенты связаны соответственно М-(К - 1) -1.

Первый по ходу лучей преобразователь 5 установлен в обойме 7, которая жестко соединена с узлом 2, несущим фотоприемник 4 (принимающая часть канала передачи), а второй преобразователь 6 установлен в обойме 8. которая соединена с узлом 1, несущим светодиод 3 (передающая часть канала передачи).

Волоконно-оптический преобразователь 5 скорости вращения световых пучков (фиг.2} представляет из себя волоконно-оптический жгут с кольцевыми торцами 9, 10. Причем волоконные световоды 11 жгута, уложенные торцами в один ряд па кольце 10, другими торцами уложены на кольце 9 Б два ряда (К 1/2) с соблюдением порядка укладки по изображенной схеме.

Волоконно-оптический преобрвазова- тель 6 идентичен преобразователю 5 в обратном ходе лучей, т.е. входом является кольцевой торец 10, а выходом кольцевой торец 9 (М 1/К-2),

Вообще узлы 1, 2 могут одновременно нести как передающие 3, так и принимающие 4 части оптических каналов передачи, поэтому первым по ходу лучей может оказаться и преобразователь 6. Естественно, что в этом случаеон уже имеет коэффициент преобразования К - 1/М, а преобразователь 5 соответственно М 1 /К, по- прежнему удовлетворяя уравнению (х): М (К 1) - -1; из (1/К): (1/М - 1)-1, после несложных преобразований спедует М-(К - 1) --- -1.

Считают, что узел 1 несет светодиоды 3, а узел 2 - фотоприемники 4. Светодиоды 3 и фотоприемники 4 попарно оптически связаны световодами 11 и 12 волоконно-оптических преобразователей 5 и 6. Для уменьшения потерь светодиоды 3, преобразователи 5, 6. фотоприемники 4 установлены с минимально допустимыми зазорами (обычно 0,1 от диаметра светового пучка).

Устройство работает следующим образом.

При вращении узла 1 относительно узла 2 с угловой скоростью а; светодиоды 3, пе0 ремещаясь вдоль кольцевого торца 9. после довательно вводят свет в световоды 11. Пучок света, распространяясь по световодам 11, излучается с противоположных торцов на кольце 10. Однако в силу геометрии

5 жгута (см. схему укладки, фиг.2) световой пучок перемещается по кольцевому торцу 10 с вдвое меньшей угловой скоростью (о/2 в том же направлении, что и по кольцу 9. Так как преобразователь 6 соединен с узлом 1 и

0 вращается вместе с ним со скоростью д то световой пучок относительно входного торца преобразователя 6 перемещается с угловой скоростью со/2 - а)-- -0)/2. Тогда на выходе преобразователя 6 (М - 2) световой

5 пучок приобретает удвоенную угловую скорость перемещения 2 (- д/2) - о относительно выходною торца преобразователя 6. А так как пучок света еще и переносится вместе с преобразователем 6 с угловой ско0 ростыо f- ft), результирующая скорость светового пучка относительно фотоприемника 4 оказывается равной нулю. В результате оптическая связь между передающим 3 и принимающим 4 соединяемыми частями ка5 налов передачи не нарушается при вращении узлов 1.2.

В общем случае,первый по ходу лучей преобразователь изменяет угловую скорость (о в К раз. т.е. К ш . Угловая скорость

0 перемещения светового пучка относительно второго преобразователя составит уже величину К а)- о), а после второго преобразования М (К (О - ш, Тогда условием компенсации вращения светового пучка будет

5 равенство кулю суммарной скорости вращения относительно преобразователя и вместе с преобразователем ш+ М (К ш-- (о) --- О, откуда и следует условие () М (К - 1) -1. Формула изобретения

О1. Многоканальный оптический вращающийся соединитель, содержащий два шар- нирни-соединек ных узла, несущих передающие и принимающие части оптических каналов передачи, которые попарно отически связаны через волоконно-оптический компенсатор вращения световых пуч- ксв, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности соединителя, волоконно-оптический компенсатор вращения

5

световых пучков состоит из двух последовательно установленных по ходу лучей, волоконно-оптических преобразователей скоростей вращения световых пучков с коэффициентами преобразования К и М соответственно, которые связаны соотношением М(К - 1) -1, при этом первый по ходу лучей преобразователь соединен с узлом, несущим принимающую часть канала

передачи, а второй преобразователь соединен с узлом, несущим передающую часть канала передачи.

2. Соединитель по п.1, отличающийся тем, что первый по ходу лучей волоконно-оптический преобразователь скорости вращения световых пучков имеет коэффициент преобразования К 1/2.

Применение: оптические системы передачи информации, многоканальные оптические вращающиеся соединители. Сущность изобретения: волоконно-оптический коллиматор вращения устройства состоит из двух, последовательно установленных по ходу лучей, преобразователей скорости вращения световых пучков с коэффициентами преобразования К и М, связанные соотношением М(К-1) -1. 1 з.п.ф-лы.2 ил.