光学旋转连接装置、光学信号传输方法及光学旋转连接装置的使用制造方法及图纸

一种用于光学信号传输的光学旋转连接装置被描述，所述光学旋转连接装置具有至少两个单元，所述至少两个单元以能分别绕旋转轴线旋转的方式安装，所述至少两个单元的旋转轴线相对于彼此至少部分地具有侧向间距。本发明专利技术的特征在于：所述光学旋转连接装置还具有旋转变换器(3)，所述旋转变换器沿着接触区分别与所述至少两个单元接触并且设计成无端环的形式，所述旋转变换器将所述至少两个单元以可旋转运动的方式彼此正耦合。所述两个单元分别不可旋转地附接有光学单元，所述光学单元包括至少一个光信号线、光学耦合到所述至少一个光信号线的分束器和/或光束耦合器、以及至少两个光部分信号线，所述至少两个光部分信号线通过分束器和/或光束耦合器光学耦合所述至少一个光信号线。此外，所述光学旋转连接装置还具有附接至旋转变换器的至少两个光传输线。最后，光学耦合装置附接至旋转变换器并且光学耦合装置附接至所述单元，以用于分别在所述光部分信号线之一与所述光传输线之一之间形成可脱开的光学信号耦合。

Optical Rotary Connector, Optical Signal Transmission Method and Application of Optical Rotary Connector

An optical rotary connection device for optical signal transmission is described. The optical rotary connection device has at least two units which are mounted in a manner capable of rotating separately around the rotating axis. The rotating axes of the at least two units have lateral spacing relative to at least part of each other. The invention is characterized in that the optical rotary connection device also has a rotary converter (3), which contacts at least two units along the contact area and is designed in the form of an endless ring. The rotary converter couples at least two units positively with each other in a rotational motion. The two units are irrevocably attached to an optical unit comprising at least one optical signal line, a beam splitter and/or a beam coupler optically coupled to the at least one optical signal line, and at least two optical partial signal lines, which are optically coupled to the at least one optical signal signal through a beam splitter and/or a beam coupler. Line. In addition, the optical rotary connection device has at least two optical transmission lines attached to the rotary converter. Finally, the optical coupling device is attached to the rotary converter and the optical coupling device is attached to the unit for forming detachable optical signal coupling between one of the optical part signal lines and one of the optical transmission lines, respectively.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学旋转连接装置、光学信号传输方法及光学旋转连接装置的使用
本专利技术涉及一种用于光学信号传输的光学旋转连接装置，其具有至少两个单元，这些单元分别以围绕旋转轴线可旋转的方式安装，单元的旋转轴线相对于彼此侧向间隔开。此外，本专利技术还涉及一种用于在相对于彼此旋转的两个单元之间传输光学信号的方法。
技术介绍
用于在以相对于彼此可旋转的方式安装的两个单元之间传输光学信号的通常布置在许多不同的配置中是已知的并用于单向或双向信号传输的目的。与通常基于滑环接触的旋转连接装置相比，光学旋转连接装置由于其无需维护和无磨损的特性而越来越受欢迎。而且，光学旋转连接装置也能够以高度可靠性实现40Gbit/s或更大的高传输速率。简单的光学旋转连接装置包括以围绕共同的旋转轴线可旋转的方式安装的两个单元，每个单元具有相对于旋转轴线纵向定向的光导体，光导体的沿旋转轴线彼此相对设置的光导体端部限定出进行光学信号传输的间隙。为了实现尽可能无损耗的光学信号传输，在两个光导体的端部处附接有透镜。这种旋转连接装置也被称为线性光学旋转连接装置并能够以单向或双向方式沿光传播通道传输光学信号。为了有助于光学多通道传输，可以将结构延伸部分装配至上述线性光学单通道旋转连接装置，以使得另外的环形光导体阵列绕着沿旋转轴线布置的光导体同心地布置。所述另外的环形光导体的平坦环形面彼此相对布置，以便沿间隙分别轴向重叠。这样的布置已经被描述在例如公开文献USA4,027,945中。此外，多个光学旋转连接装置是已知的，所述多个光学旋转连接装置以多于一个光学传输通道提供相对于彼此可旋转地安装的两个单元之间的光学耦合，所述多个光学旋转连接装置借助于沿各个用于传输的光导路径适当布置的反射和/或折射光学元件确保无中断的光学信号传输。从以下公开文献中已知这样的示例：US5,140,289，DE212012000112U1，US7,792,400B1。与上述光学旋转连接装置不同的是，还存在下述光学旋转连接装置：其以空心轴件的方式设计并且包括相对于彼此旋转的两个单元，这两个单元包括内部的、通常可自由进出的内部空间/内部通道。在本文中，应参考公开文献DE102006054052A1，其描述了一种光学旋转连接装置，其具有以相对于彼此可绕着空心轴件旋转的方式安装的两个单元，其中，光传输通过至少一个透光的空心圆柱形的空心体进行，光通过单元的轴向匹配的相对设置的环形面耦合输入或耦合输出。公开文献DE102010036174A1描述了两个单元之间的一种光学旋转连接装置，所述两个单元以沿着共同的旋转轴线可相对于彼此旋转的方式安装，这两个单元在光轴的纵向方向上围出可自由进出的内部中空空间。为了利于光传输，这两个单元包括多个光纤或光纤束，这些光纤或光纤束在单元的面上沿着圆形线终止并且在它们的端部处设置有光学准直器。所述两个单元关于旋转轴线同轴地布置，以使得分别沿圆形线布置的光学准直器彼此直接相对地轴向间隔开。除了上述光学旋转连接装置之外，在DE102012021453B4中描述的光学旋转变换器在相对于彼此可旋转地安装的单元之间提供所谓的光纤镜，所述光纤镜例如在US4943137中被详细说明。在美国专利4,711,516中公开了可旋转地安装的、彼此同轴的两个环形单元之间的另一种替代光学信号传输，其中，公开了一种光学旋转连接装置，这种光学旋转连接装置包括具有矩形环形横截面的两个透光环结构，两个透光环结构当彼此轴向相对设置时围出一环形间隙，该环形间隙填充有具有适应的折射率的流体。这两个相对设置的且可旋转地安装的环结构之间的光学信号传输通过填充流体的间隙进行。最后，公开文献US6,246,810B1披露了一种具有环形光纤的光学旋转连接装置，该光纤具有形状为光裂缝的光纤端部，光检测器布置在与该光纤端部相对设置的相对光纤端部处。光源沿着光纤的环形轨迹移动以便耦合输入光。光源和光纤分别集成在单独的、但以可相对彼此旋转的方式安装的单元中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计用于在两个大的、可旋转地安装的单元之间传输光学信号的光学旋转连接装置，基于先前已知的耦合构思的，实现这种光学旋转连接装置需要大量的技术构造和成本相关的支出，原因由此在于光学信号传输中涉及的光学元件必须均具有大尺寸。因此，期望寻找一种创新的光学耦合构思，这种光学耦合构思尽管随机的系统可扩展性，但是对于光学信号传输中涉及的构件不需要或仅需要非常少的与重要技术、材料和成本特定的附加支出。创新的光学旋转连接装置在操作中非常可靠并能够实现40GBit/s及更大的数据传输速率。光学旋转连接装置以特别有利的方式在两个单元之间提供光学信号传输，这两个单元中的至少一个单元以具有自由内部通道的空心轴件的方式设计。在权利要求1中描述了根据本专利技术的光学旋转连接装置。本专利技术所基于的信号传输构思是权利要求12的主题。权利要求16描述了根据本专利技术的光学旋转连接装置的优选用途。以有利的方式进一步拓展本专利技术的思想的特征是从属权利要求的主题并且在下面描述中、特别是参考示例性实施例地予以揭示。与已知的光学旋转连接装置不同的是，根据本专利技术设计的旋转连接装置包括至少两个单元，这些单元以相对于彼此分别围绕旋转轴线可旋转的方式安装，所述旋转轴线至少区段地相对于彼此具有侧向间距。“侧向间距”应理解为意味着两个旋转轴线在其侧向方向上的限定的距离不等于0。不是必需的但有利的是，两个旋转轴线彼此平行定向。然而，也可以将旋转轴线布置成使得它们在一个点处彼此相交，其中，在这种情况下，除了共同交叉点之外，旋转轴线也相对于彼此侧向间隔开。以分别围绕旋转轴线可旋转的方式安装的两个单元通过设计成无端环形式的旋转变换器以可旋转运动的方式彼此正耦合，其中，旋转变换器沿接触区与这两个单元接触。每个单元不可旋转地附接有光学单元，使得光学单元与所述单元一起旋转，并且光学单元至少包括以下部件：至少一个光信号线，至少一个分束器和/或光束耦合器，至少一个分束器和/或光束耦合器光学耦合至所述至少一个光信号线。如两个实施例所示，上述两个单元之一上的光信号线直接或间接地连接到发射光学信号的光源，而不可旋转地附接至另一个单元的光信号线直接或间接地光学耦合到对应的光学光检测器。此外，至少两个光传输线附接在旋转变换器的旁边。为了通过附接至旋转变换器的光传输线从一个可旋转地安装的单元向另一个可旋转地安装的单元传输光学信号，光学耦合装置分别附接在旋转变换器上和两个可旋转地安装的单元上并且配置成使得可脱耦的光学信号耦合在两个单元的位置处于一个部分信号线和一个光传输线之间同时进行。以这种方式，光学信号可以通过第一和/或第二光信号线在两个单元之间不间断地传输。在第一变型例中，可旋转地安装的单元中的每个均包括周向边缘，所述周向边缘构造成使得旋转变换器与可旋转地安装的单元沿相应的接触区形成防滑转的可脱开的力锁合和/或形状锁合连接并且使旋转变换器围绕这两个单元回转且同时通过夹持力被张紧。沿旋转变换器的夹持力可选地可以通过至少一个引导滑轮或夹持装置控制，所述引导滑轮或夹持装置与旋转变换器周向接触。优选地，可旋转地安装的单元的周向边缘是圆形的并由此每个单元都具有圆形直径。这两个圆形直径不一定相同并且可以彼此不同。旋转变换器优选地构造为V形带或者销栓链或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学旋转连接装置，其具有至少两个单元(1，2)，所述至少两个单元以能分别绕旋转轴线(D1，D2)旋转的方式安装，所述至少两个单元的旋转轴线(D1，D2)相对于彼此至少部分地具有侧向间距(a)，所述光学旋转连接装置还具有旋转变换器(3)，所述旋转变换器沿着接触区(B1，B2)分别与所述至少两个单元(1，2)接触并且设计成无端环的形式，所述旋转变换器将所述至少两个单元以可旋转运动的方式彼此正耦合，所述两个单元(1，2)分别不可旋转地附接有光学单元(41，42)，所述光学单元包括至少一个光信号线(S1，S2)、光学耦合到所述至少一个光信号线(S1，S2)的分束器和/或光束耦合器(51，52)、以及至少两个光部分信号线(T11，T12，T21，T22)，所述至少两个光部分信号线通过分束器和/或光束耦合器(51，52)光学耦合所述至少一个光信号线(S1，S2)，所述光学旋转连接装置还具有附接至旋转变换器(3)的至少两个光传输线(6，7)、以及附接至旋转变换器(3)的光学耦合装置(KM1，KM2，KM3，KM4)和附接至所述单元(1，2)的光学耦合装置(KM11，KM12，KM21，KM22)，以用于分别在所述光部分信号线(T11，T12，T21，T22)之一与所述光传输线(6，7)之一之间形成可脱开的光学信号耦合。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.27 DE 102016211475.11.一种光学旋转连接装置，其具有至少两个单元(1，2)，所述至少两个单元以能分别绕旋转轴线(D1，D2)旋转的方式安装，所述至少两个单元的旋转轴线(D1，D2)相对于彼此至少部分地具有侧向间距(a)，所述光学旋转连接装置还具有旋转变换器(3)，所述旋转变换器沿着接触区(B1，B2)分别与所述至少两个单元(1，2)接触并且设计成无端环的形式，所述旋转变换器将所述至少两个单元以可旋转运动的方式彼此正耦合，所述两个单元(1，2)分别不可旋转地附接有光学单元(41，42)，所述光学单元包括至少一个光信号线(S1，S2)、光学耦合到所述至少一个光信号线(S1，S2)的分束器和/或光束耦合器(51，52)、以及至少两个光部分信号线(T11，T12，T21，T22)，所述至少两个光部分信号线通过分束器和/或光束耦合器(51，52)光学耦合所述至少一个光信号线(S1，S2)，所述光学旋转连接装置还具有附接至旋转变换器(3)的至少两个光传输线(6，7)、以及附接至旋转变换器(3)的光学耦合装置(KM1，KM2，KM3，KM4)和附接至所述单元(1，2)的光学耦合装置(KM11，KM12，KM21，KM22)，以用于分别在所述光部分信号线(T11，T12，T21，T22)之一与所述光传输线(6，7)之一之间形成可脱开的光学信号耦合。2.根据权利要求1所述的光学旋转连接装置，其特征在于，所述旋转轴线(D1，D2)彼此平行地定向。3.根据权利要求1所述的光学旋转连接装置，其特征在于，所述两个单元(1，2)中的一个设计为一种空心轴件，所述空心轴件具有由所述空心轴件径向围绕出的可自由进出的内部区域。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学旋转连接装置，其特征在于，所述两个单元(1，2)中的至少一个的光信号线(S1，S2)至少部分地沿着该单元所关联的旋转轴线(D1，D2)布置；并且一线性光学旋转连接装置沿旋转轴线(D1，D2)布置并与光信号线连接。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学旋转连接装置，其特征在于，可旋转地安装的所述至少两个单元(1，2)中的每个均包括周向边缘(U1，U2)，所述周向边缘(U1，U2)形成为使得所述旋转变换器(3)沿着相应的接触区(B1，B2)与周向边缘形成不可相对旋转的且可脱开的形状锁合式和/或力锁合式连接并且使所述旋转变换器(3)在张紧力的作用下绕着这两个单元(1，2)回转。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学旋转连接装置，其特征在于，所述旋转变换器(3)构造成一种V形带或销栓链或滚子链。7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学旋转连接装置，其特征在于，附接至旋转变换器(3)的光学耦合装置(KM1，KM2，KM3，KM4)和附接至所述单元(1，2)的光学耦合装置(KM11，KM12，KM21，KM22)布置成：使得在旋转变换器(3)绕着所述单元(1，2)的完整的一个回转中，在所述至少两个单元(1，2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·弗里德萨姆，R·胡贝尔，
申请(专利权)人：斯宾纳有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE