Многоканальный оптический вращающийся соединитель

 

Применение: оптические системы передачи информации, многоканальные оптические вращающиеся соединители. Сущность изобретения: в устройство введен второй кольцевой волоконно-оптический жгут, который соосно вложен в первый жгут, и сопрягаются эти жгуты по сигналу с помощью кольцевой зеркальной поверхности. Так как угловые скорости вращения компенсатора и светового пучка относительно компенсатора равны по модулю, то достигается полная компенсация вращения светового пучка и оптическая связь между светодиодом и фотоприемником не нарушается. 1 з. п, ф-лы, 4 ил. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (siis G 02 В 6/ 26

Ь10й 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

1 (21) 4748851/10 (22) 16.10.89 (46) 07.06.92; Бюл . М 21 . (71) Институт полупроводников АН УССР . (72) В,Н. Ш парь, Г.С. Свечников, В.Н. Пол танов и С.Ю, Тихонов (53) 535.89:(088. 8) (56) Заявка Японии ЬЬ 60-40002, кл. 6-02 В 6/26, опублик. 1985.

Патент США N 4109998, кл. С 02 8 23/02, опублик. 1978, Пат.ент США М 4447114, кл. G 02 В 7/26, опублик. 1984. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ

ВРАЩАЮЩИЙСЯ СОЕДИНИТЕЛЬ

Изобретение относится к оптическим системам. передачи информации, в частности к многоканальным оптическим вращаю щимся соединителям.

Известны многоканальные оптические вращающиеся соединители, содержащие два шарнирно соединенных крепежных узла. несущих соединяемые части оптических каналов .передачи:.Крепежные узлы содержат соосно установленные пары оптических "контактных колец", с каждой парой которых связаны соединяемые части одного канала передачи.

Недостатком известных устройств является ограниченное число соединяемых оптических каналов передачи.

Известен многоканальный вращающийся соединитель, содержащий два шарнирно соединенных крепежныхузла, несущих соединяемые части оптических каналов пере..дачи, которые попарно оптически связаны... Я2,, 1739333 Al

2 (57) Применение: оптические системы передачи информации, многоканальные оптические вращающиеся саединители. Сущность изобретения: в устройство введен второй кольцевой волоконно-оптический. жгут, который соосно вложен в:первый. жгут, и.сопрягаются эти жгуты по сигналу с помощью кольцевой зеркальной поверхности. Так как угловые скорости вращения компенсатора и светового пучка относительно компенсатора равны по модулю, то достигается полная компенсация вращения светового пучка и оптическая связь между светодиодом и фотоприемником не нарушается. 1 з. и. ф-лы, 4 ил. через компенсатор вращения световых пучков, причем компенсатор вращения установлен с возможностью вращения вокруг оси вращения крепежных узлов и связан с ним дифференциальным передаточным ме- @. ханизмом. Компенсатор вращения выпол- (h) нен в виде призмы Дове, установленнсй (фЭ между коллимирующей и фокусирующей (Д линзами.

Недостатки устродстве еытекают иа недостатков оптической схемы:компенсации ееЬ вращения светового пучка с использованием призмы Дове. К ним относятся: повышенная чувствительность к децентрировкам, а отсюда высокие требования к точности юстировки и сложность аппаратной (конструктивной) реализации оптической схемы, большие удельные массогабаритные показатели (обьем и масса соединителя, приходящиеся на один канал передачи), которые растут с числом каналов передачи и практи1739333 чески ограничивают это число, так как с уве; личением линейного поля оптической системы и объем и масса призмы и линз увеличиваются в кубической зависимости, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, в котором компенсатор вращения световых пучков выполнен в виде волоконно-оптического жгута с расположенными по окружностям торцами световодов, причем на одном из торцов жгута торцы световодов расположены в обратной последовательности отно. сительно расположения торцов соответствующих световодов на втором торце жгута.

Благодаря такой инверсной структуре расположения одних торцов световодов по отношению к другим достигается эффект инверсии направления вращения светового пучка на выходе волоконно-оптического компенсатора по отношению к входу. как и в призменных компенсаторах.

В отличие OT устройств с призменным компенсатором вращения световых пучков, . это устройство лишено указанных недостатков. Вместе с тем, ему присущи такие существенные недостатки, как крайне низкая технологичность из-за низкой технологичности компенсатора вращения световых. пучков и значительные амплитудные искажения сигналов. Последние обусловлены изменениями Диаграмм направленности световых лучей:на выходе компенсатора, составляющими для различных участков кольцевого выхода.компенсатора от нескольких градусов до нескольких десятков градусов, вследствие наличия изгибов световодов, причем с различными радиусами кривизны . для различных световодов компенсатора, а также осевого скручивания световодов. .Кроме того, заметные амплитудные искажения сигналов вызываются дополнительно нарушениями в геометрии располо жения световодов по торцам компенсатора, имеющими. место в компенсаторе вследствие его низкой технологичности и сложной структуры, Целью изобретения является уменьшение;величины амплитудных искажений оп -. тического сигнала и повышения техноло гичности устройства за счет повышения технологичности компенсатора вращения световых пучков, На фиг. 1 изображен многоканальный оптический вращающийся соединитель, общий вид; на фиг. 2 — вариант размещения волоконно-оптических жгутов компенсатора вращения светового пучка; на фиг. 3 и 4 — варианты исполнения средств сопряжения соосно расположенных кольцевых торцов жгутов.

Соединитель содержит два крепежных узла 1 и 2, несущих соединяемые части 3 и

4 оптических каналов передачи, в качестве которых могут. быть волоконные световоды, фотоприемники, излучатели и так далее, в зависимости от вида линий связи в каналах передачи и места установки соединителя в линиях. На фиг. 1 соединяемые части 3 и 4 — . светодиоды и фотоприемники соответственно.

Крепежные узлы 1 и 2 шарнирно соединены между собой (установлены.с возможностью вращения одного относительно

10 другого). Компенсатор 5 вращения светового пучка связан с узлами 1 и 2 дифференциальным передаточным механизмом 6 на цилиндрических зубчатых колесах 7 — 10 с. передаточным отношением

К = — Х вЂ” =1:2 . г Za цами 15, 16 и 17, 18. Одними концами 19 и

20 жгуты 11 и 12 установлены по оси 21 вращения крепежных узлов 1 и 2 и ориентированы в противоположные стороны, Другими концами жгуты 11 и 12 объединены, причем жгут 12 соосно вложен в жгут 11, и оптически связаны средством сопряжения .

30 кольцевого торца 16 с кольцевым торцом 17.

В качестве средства сопряжения использована вогнутая кольцевая .зеркальная поверхность 22, образованная двумя соосными коническими поверхностями 23 и 24.

Диаметр "вершинного" кольца 25 поверхности 22 равен полусумме средних диаметров кольцевых торцов 16 и 17. Последние установлены вплотную к поверхностям 23 и 24 соответственно.

На фиг. 3 представлен вариант средства сопряжения в виде вогнутой кольцевой зер45 кальной поверхности 26, образованной вращением эллипса с фокусами 27 и 28 на средних диаметрах кольцевых торцов 16 и

17.

На фиг. 4 представлен вариант средства

50 сопряжения в виде тороидальной волоконно-оптической детали 29 из полукольцевых отрезков световодов 30.

Оба варианта обеспечивают меньшие оптические потери и лучшую развязку меж55 ду каналами, но в сравнении с "биконическим" зеркалом. болев сложны в изготовлении.

Соединяемые части оптических каналов передачи — светодиоды 3 и фотоприемники

Компенсатор 5 состоит из двух жгутов

11 и 12 с регулярно уложенными волоконны - .

25 ми световодами 13 и 14 и кольцевыми тор1739333

4 — размещены напротив кольцевых торцов несущих соединяемые части оптических ка15 и 18 и попарно оптически связаны св е- налов передачи, которые попарно оптичетоводами 13 и.14, ски связаны через компенсатор вращения

Соединитель работает следующим об- световых пучков. установленный с возможраэом,,. .: 5 ностью вращения вокруг оси вращения креПри вращенииуэла1относительноуэла пежных узлов и. свяэайный с ними .

2 зубчатая передача 6 приводит в движение дифференциальным передаточным мехакомпенсатор5, который вращается в туже низмом, причем компенсатор вращения сторону, что и узел 1, с вдвое. меньшей ско- световых пучков содержит первый волокон-, ростью (К = 1:2}. При этом скорость враще.-. 10 но-оптический жгут с кольцевыми торцами, ния узла 1 относительно компенсатора 5. один из концов которого соосноустановлен оказывается равной скорости вращения по.оси вращения крепежных узлов, о т л икомпенсатора 5 относительно узла 2. ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения

: Светодиоды 3, перемещаясь относи- величины амплитудных искажений оптичетельнокольцевоготорца15, последователь- 15 ского сигнала и повышения технологично. но вводят свет в.световоды.13 жгута 11. сти соединителя за счет повышения

Излучаясь с торцов 16 и переотражаясь от технологичности компенсатора, вращения поверхности 22., свет поступает в:световоды световых пучков, световоды в волоконно-on-i4 и последовательно излучается с них на тическом жгуте уложены регулярно, при торце 18 жгута 12, При этом направление:20 этом в соединитель введен второй волоконперемещения светового пятна по кольцу 18 но;оптический жгут с регулярной укладкой оказывается:противоположным направле-, световодов и кольцевыми торцами, один из нию его перемещения по кольцу 15(фиг. 2), концов которого соосно установлен по оси. а его угловая скорость равна по модулю вращения крепежныхуэловиориентирован угловой скорости вращения узла. 1 относи- 25:. в противоположную сторону по отношению

- тельно компенсатора 5. Так как компенса- к ориентации установленного по оси вращетор 5 сам вращается с той же угловой ния конца первого жгута, а другой конец скоростью, до достигается полная компен- второго жгута объединен с другим концом сация вращения светового пучка на входе . первого жгута, причем один из жгутов соосфотоприемника 4. В результате оптическая 30. но вложен в другой и оптически связан с ним.

-связь между светодиодами 3 и фотоприем- средством сопряжения кольцевых торцов, никами 4 не нарушается при.вращении уз- .. 2. Соединитель по и, 1, о т л и ч.а ю щ илов1и2. и с я тем, что средство сопряжения выполФ о р м у л а и з о б р е т е н и я нено в виде вогнутой кольцевой зеркальной

1. Многоканальный оптический враща- 35 поверхности, образованной двумя.соосныющийся соединитель, содержащий два шар- ми коническими поверхностями с ортогонирно соединенных крепежных узла..нальными образующими, 1739333

1739333

ФигЗ

Составитель H.Èâàíîâ

Техред М.Моргентал .

Корректор А.Осауленко

Редактор И.Горная

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2002 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб,, 4/5