论光纤滑环的用途有哪些方面(论光纤滑环的用途有哪些原理)

从20世纪80年代起，国外就开始研究光纤旋转连接器（FORJ），也称光纤滑环、光连接器等，而国内真正从事这方面的研究则是从20世纪90年代开始的，之后在21世纪初，我国也取得了很大进步同时也能够自主生产出相关产品，本文主要根据多通道光纤旋转连接器的原理结构，对棱镜消旋型、波分复用型和反射镜消旋型等几种光纤旋转连接器进行简单介绍。

1.棱镜消旋型

由于大部分采用的棱镜都是道威棱镜，我们就以道威棱镜为基础来讨论。道威棱镜是一种去掉顶端多余部分的直角棱镜，当光线从棱镜的一端以平行棱镜底面的方向平行入射时，经过两次折射和一次反射后以同样的方向平行射出。下图是道威棱镜成像的原理。在图1（ａ）中，物体经过道威棱镜后，成的像是上下颠倒（即ｙ方向发生改变）；当棱镜绕光轴旋转9０°后，成的像左右颠倒（即ｘ方向发生改变），如图1（ｂ）所示。也就是说，当棱镜绕光轴旋转90°时，成的像也绕光轴旋转，而且旋转角度为180°。所以，如果有一种机械结构能够保证像的旋转角速度是棱镜角速度的２倍，则可以实现消旋，现实中是通过行星轴与行星轮的配合来实现的。

2.波分复用型

WDM是同时将多个波长的光在一根光纤中传输，提高了系统的传输容量，支持双向信号传输。利用WDM这一技术特性，可构成多通道光纤旋转连接器，实现大容量、低损耗和高速度数据传输。采用波分复用技术的多通道光纤旋转连接器的结构如图2所示。多束波长分别为λ１，λ２和λｎ的光通过耦合隔离器（隔离器主要是防止从另一端反射回来的光束对入射光产生干扰），然后进入波分复用器中，多束光被合成一束光。这束光经过准直器扩束准直后，通过连接器的旋转界面。在出射端，再通过微透镜接收会聚，耦合到输出端的解波分复用器（demultiplexer）中，由解分波复用器将一束光分解成多束光，从而实现信号的传输。

由于这种结构中，所有光信号都需要通过中间一对准直器来传输，所以准直器之间的耦合效率对整个系统的性能起到关键的作用，技术难度也相对较大。

3.反射镜消旋型

和以上两种技术相比，反射镜旋转扫描方式是利用反射面对光线的反射来实现消旋，在这种系统中，光线在光路中全部通过反射来传输，不需要经过折射进入介质，所以光的损耗和色散极小，而且可以传输大功率光学信号。45°旋转扫描反射镜扫描模式是一种最常用的光机扫描模式，由于它尺寸较小，扫描范围大，在转台信号传输和空间目标扫描等领域有重要和广泛的应用。利用45°反射镜实现多路光纤信号的传输，如图3所示。图中定子是固定不动的，入射光纤的光经过反射镜反射后，进入会聚透镜，然后再通过光纤将光信号传出。反射镜通过磁耦合齿轮与转子连接，当转子转动时，在磁力作用下，保持反射镜不动，从而使光线始终与准直透镜相对。

这种结构相对复杂，所以有公司将其简化，用三反射面来实现，俗称K镜。

多通道光纤旋转连接器的主要应用的原理已经简单的介绍了一下，现在光信号也在替代传统的电电信号，所以我也相信在光信号这方面的研究也会越来越深入，也会衍生出更多更好的产品来服务我们！

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