在眾多需要旋轉(zhuǎn)部件間進(jìn)行光信號(hào)傳輸?shù)脑O(shè)備中,單路光纖滑環(huán)發(fā)揮著關(guān)鍵作用,其工作原理融合了光學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)。
單路光纖滑環(huán)主要由固定部分和旋轉(zhuǎn)部分組成。固定端連接輸入光纖,旋轉(zhuǎn)端連接輸出光纖。從光學(xué)結(jié)構(gòu)上看,核心在于實(shí)現(xiàn)光信號(hào)在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件間的穩(wěn)定傳輸。光信號(hào)從輸入光纖進(jìn)入滑環(huán)時(shí),會(huì)遇到第一個(gè)關(guān)鍵組件 —— 準(zhǔn)直器。準(zhǔn)直器的作用是將輸入光纖中發(fā)散的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為平行光束,這就如同將手電筒發(fā)散的光線(xiàn)通過(guò)一個(gè)特殊透鏡變成平行光柱,為后續(xù)傳輸做好準(zhǔn)備。
平行光信號(hào)接著到達(dá)一個(gè)光學(xué)耦合裝置,常見(jiàn)的是棱鏡或反射鏡系統(tǒng)。該裝置被精心設(shè)計(jì),能在滑環(huán)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,始終將光信號(hào)準(zhǔn)確地導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)部分的輸出端。例如,采用直角棱鏡時(shí),光信號(hào)以特定角度入射到棱鏡表面,根據(jù)光的反射定律,在棱鏡與旋轉(zhuǎn)軸的巧妙配合下,光信號(hào)被反射至旋轉(zhuǎn)部分的光路。
在旋轉(zhuǎn)部分,光信號(hào)再次經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直器,這次準(zhǔn)直器將平行光重新聚焦,使其能順利耦合進(jìn)輸出光纖。整個(gè)過(guò)程中,機(jī)械結(jié)構(gòu)的性至關(guān)重要?;h(huán)內(nèi)部的軸承系統(tǒng)需保證旋轉(zhuǎn)時(shí)的高精度和穩(wěn)定性,防止因晃動(dòng)導(dǎo)致光信號(hào)傳輸損耗或中斷。同時(shí),對(duì)光學(xué)部件的安裝和校準(zhǔn)要求極高,哪怕極微小的偏差都可能影響光信號(hào)的傳輸質(zhì)量。
在一些工業(yè)旋轉(zhuǎn)設(shè)備中,單路光纖滑環(huán)利用上述原理,穩(wěn)定地將傳感器采集的光信號(hào)從旋轉(zhuǎn)的機(jī)械臂傳輸?shù)焦潭ǖ目刂浦行?,為設(shè)備的準(zhǔn)確控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供了可靠保障。正是基于這樣復(fù)雜而精妙的工作原理,單路光纖滑環(huán)實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)在旋轉(zhuǎn)環(huán)境下的高效、穩(wěn)定傳輸 。