光纖滑環(huán)怎么分類？有哪些技術(shù)特性

根據(jù)不同的技術(shù)結(jié)構(gòu)，光纖滑環(huán)可分為多模和單模、對(duì)接型和擴(kuò)束型、單通路和多通路、同軸旋轉(zhuǎn)和非同軸旋轉(zhuǎn)、有中間光學(xué)組件和無(wú)中間光學(xué)組件等大約50多種。

多模光纖滑環(huán)用以完成多模光纖的360°旋轉(zhuǎn)耦合，單模光纖滑環(huán)實(shí)現(xiàn)單模光纖間的旋轉(zhuǎn)耦合。跟單模光纖相比，多模光纖傳輸損耗比較大，帶寬也更小一些，因此一般應(yīng)用在較短傳輸距離、較低信號(hào)傳輸速率的系統(tǒng)之中。而單模光纖具有低傳輸損耗，大帶寬等特點(diǎn)，當(dāng)其與波分復(fù)用器組合使用后，可使帶寬變得更寬，這兩者的結(jié)合，可使單模光纖滑環(huán)應(yīng)用于超長(zhǎng)距離、超大容量的信號(hào)旋轉(zhuǎn)傳輸系統(tǒng)之中。

以結(jié)構(gòu)特性來(lái)分的話，光纖滑環(huán)可分為對(duì)接型和擴(kuò)束型兩種，對(duì)接型即直接用光纖端面進(jìn)行對(duì)接的旋轉(zhuǎn)連接，器件中間無(wú)光學(xué)組件；擴(kuò)束型即在兩光纖之間加入光學(xué)透鏡的擴(kuò)束旋轉(zhuǎn)連接。由于光纖直徑更大，因此這兩種結(jié)構(gòu)下，多模光纖旋轉(zhuǎn)連接更易實(shí)現(xiàn)，技術(shù)也更為成熟。單模光纖的模場(chǎng)直徑不到十微米，數(shù)值孔徑也比多模光纖更小，當(dāng)其應(yīng)用在單模光纖旋轉(zhuǎn)連接器中，對(duì)接耦合難度相當(dāng)大。

 光纖滑環(huán)之所以使用壽命長(zhǎng)，主要原因之一是因?yàn)槠滢D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，光纖斷面不會(huì)和定子上的斷面發(fā)生摩擦。而對(duì)接型光纖滑環(huán)體積足夠小，定子和轉(zhuǎn)子的光纖斷面間同樣需要保持恰當(dāng)?shù)木嚯x，哪怕是零點(diǎn)幾微米的間隙，也可以確保定子和轉(zhuǎn)子間信息旋轉(zhuǎn)傳輸時(shí)的損耗。采用對(duì)接型結(jié)構(gòu)的光纖滑環(huán)，定子和轉(zhuǎn)子上光線的斷面間距、橫向錯(cuò)位度及裝配角度偏差是影響光纖滑環(huán)光耦合效率的幾大主因。這幾個(gè)原因中，定子和轉(zhuǎn)子上光線的斷面間距以及橫向錯(cuò)位度對(duì)光纖滑環(huán)光耦合效率的影響是最大的，而裝配或者設(shè)計(jì)角度偏差的影響相對(duì)較小。

與對(duì)接型滑環(huán)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單不同，擴(kuò)束型光纖滑環(huán)在定子和轉(zhuǎn)子斷面之間加入了透鏡，因此結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)更為復(fù)雜，更能考驗(yàn)廠商的設(shè)計(jì)實(shí)力和裝配能力。擴(kuò)束型結(jié)構(gòu)，光纖所傳輸光束必須經(jīng)由透鏡這一裝置，這使得原來(lái)的錐形光束變成平行光束，故而軸向間隙對(duì)耦合效率的影響幾乎微乎其微。
 

有得必有失，擴(kuò)束型結(jié)構(gòu)對(duì)角度偏差是極不友好的，其對(duì)光耦合的影響變得很大。值得注意的是，該結(jié)構(gòu)滑環(huán)所使用的光纖自聚焦透鏡的尺寸、波長(zhǎng)等必須與其使用的光纖型號(hào)相匹配。影響此結(jié)構(gòu)光纖滑環(huán)光耦合效率的因素依然是那幾樣，包括透鏡組之間的軸向間距、角度偏差以及橫向錯(cuò)位。

透鏡組把兩光纖斷面間錐形光束連接改變成兩透鏡間平行光束連接，可以使定子和轉(zhuǎn)子光纖之間的距離進(jìn)一步拉大，這使其在受外界溫度變化影響時(shí)，其光耦合損耗幾乎不受影響。再加上該結(jié)構(gòu)滑環(huán)的橫向錯(cuò)位讓光耦合效率的損失變得更低等特性，使得擴(kuò)束結(jié)構(gòu)的光纖滑環(huán)插入損耗及其變化都較小。