光纖旋轉(zhuǎn)連接器國內(nèi)外研制狀況

自上世紀(jì)70年代初開始，國外就逐步開展光纖旋轉(zhuǎn)連接頭的研究和開發(fā)，美國一些軍用部門，如國防武器系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)室、海軍武器中心、海軍研究實(shí)驗(yàn)室和航空航天局路易斯研究中心等都對其進(jìn)行了可行性研究和開發(fā)計(jì)劃。1989年美國海軍公布了艦船用光纖旋轉(zhuǎn)連接頭的軍用規(guī)范 MIL-R-24727 和兩篇分規(guī)范。在目前的國際市場上，有多家公司推出了多款旋轉(zhuǎn)連接器產(chǎn)品和專利。

國內(nèi)對旋轉(zhuǎn)連接器的研究是從上世紀(jì)90年代初期開始的，1991 年機(jī)電部三十四研究所季伯言在光通信技術(shù)中發(fā)表的《光纖旋轉(zhuǎn)連接器》，是國內(nèi)最早發(fā)表的有關(guān)旋轉(zhuǎn)連接器的文獻(xiàn)。1992年機(jī)電部二十三所寇秉成提到了幾種結(jié)構(gòu)方案，可看成是對當(dāng)時(shí)光纖旋轉(zhuǎn)連接器技術(shù)的整體概述。此后，有關(guān)研究單位對此技術(shù)進(jìn)行了研究，但并沒有取得突破性進(jìn)展。直到九十年代末期，國內(nèi)的一些實(shí)驗(yàn)室中相繼研制出單通道和多通道的光纖旋轉(zhuǎn)連接器。

2010年以后國內(nèi)的光纖旋轉(zhuǎn)連接器技術(shù)有了較大發(fā)展，學(xué)術(shù)論文研究成爆發(fā)趨勢。部分企業(yè)單位和研究所開始推出系列產(chǎn)品，經(jīng)過6年的實(shí)際使用，國產(chǎn)光纖旋轉(zhuǎn)連接器已經(jīng)趨于成熟，與進(jìn)口產(chǎn)品的差距已經(jīng)很小。由于進(jìn)口產(chǎn)品存在價(jià)格昂貴、生產(chǎn)周期長、售后服務(wù)困難等原因，國產(chǎn)光纖旋轉(zhuǎn)連接器發(fā)展迅速，不但在國內(nèi)逐步增加市場份額，還迅速轉(zhuǎn)向國外市場，與國外老牌廠商形成競爭。

2016年，國內(nèi)小型化光纖旋轉(zhuǎn)連接器獲得突破性進(jìn)展，已有最小光纖旋轉(zhuǎn)連接器，其外徑可小于6.0mm，小于原先的6.8mm。請參考專利《基于光纖準(zhǔn)直器調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的光纖旋轉(zhuǎn)連接器》。2017年，在該專利基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展，七通道光纖旋轉(zhuǎn)連接器實(shí)際產(chǎn)品直徑可小于43mm，請參考《小型化多通道光纖旋轉(zhuǎn)連接器》。

與傳統(tǒng)的電連接器相比，光纖旋轉(zhuǎn)連接器有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、使用光進(jìn)行信號(hào)傳輸，無電磁泄漏，保密性好，抗電磁干擾。

2、無接觸傳輸，無磨損，壽命長，可達(dá)500萬轉(zhuǎn)。無摩擦，可在易燃易爆的環(huán)境中使用。

3、傳輸帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電連接器，與波分復(fù)用器配合使用，更可以成倍提高帶寬。

4、允許轉(zhuǎn)速高，最高可達(dá)上萬轉(zhuǎn)每分鐘。

1、按工作原理可分為有源光纖連接器、無源光纖連接器。有源器件體積較大，抗干擾能力較差，傳輸信道少。

2、按照通道數(shù)可分為單通道、雙通道和多通道。多通道光纖旋轉(zhuǎn)連接器傳輸信號(hào)的容量大，可以實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，不過它體積較大，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。

3、按照所使用的光纖的不同可分為單模光纖旋轉(zhuǎn)連接器和多模光纖旋轉(zhuǎn)連接器兩種。

4、其它分類，有采用空間紅外技術(shù)的光纖旋轉(zhuǎn)連接器以及采用波分復(fù)用技術(shù)的光纖旋轉(zhuǎn)連接器等。

風(fēng)力發(fā)電、雷達(dá)系統(tǒng)、艦艇系統(tǒng)、火控系統(tǒng)、車輛系統(tǒng)、光電經(jīng)緯儀、直升機(jī)、飛機(jī)、無人機(jī)、衛(wèi)星、飛船、潛艇、無人潛水器、石油平臺(tái)、聲納探測設(shè)備、水聽器、醫(yī)療CT、工業(yè)機(jī)器人、高空氣球、包裝設(shè)備、周視平臺(tái)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、遠(yuǎn)程機(jī)械遙控、工業(yè)傳感器等高速視頻、數(shù)字、模擬信號(hào)的傳輸和控制。

光纖連接器的性能，首先是光學(xué)性能，此外還要考慮光纖連接器的互換性、重復(fù)性、抗拉強(qiáng)度、溫度和插拔次數(shù)等。

（1）光學(xué)性能：對于光纖連接器的光性能方面的要求，主要是插入損耗和回波損耗這兩個(gè)最基本的參數(shù)。

插入損耗（InsertionLoss）即連接損耗，是指因連接器的導(dǎo)入而引起的鏈路有效光功率的損耗。插入損耗越小越好，一般要求應(yīng)不大于0.5dB。

回波損耗（ReturnLoss,ReflectionLoss）是指連接器對鏈路光功率反射的抑制能力，其典型值應(yīng)不小于25dB。實(shí)際應(yīng)用的連接器，插針表面經(jīng)過了專門的拋光處理，可以使回波損耗更大，一般不低于45dB。

（2）互換性、重復(fù)性

光纖連接器是通用的無源器件，對于同一類型的光纖連接器，一般都可以任意組合使用、并可以重復(fù)多次使用，由此而導(dǎo)入的附加損耗一般都在小于0.2dB的范圍內(nèi)。（3）抗拉強(qiáng)度

對于做好的光纖連接器，一般要求其抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于90N。

（4）溫度

一般要求，光纖連接器必須在-40oC~ 70oC的溫度下能夠正常使用。

（5）插拔次數(shù)

使用的光纖連接器基本都可以插拔l000次以上。

標(biāo)注解讀： 在表示尾纖接頭的標(biāo)注中，我們常能見到“FC/PC”、“SC/PC”等，其含義如下：

“/”前面部分表示尾纖的連接器型號(hào)，說明見前述。 “/”后面表示光纖接頭截面工藝，即研磨方式。 光纖連接器端面接觸方式有PC、UPC、APC型三種。 　PC——Physic Contact，原意是物理接觸的意思，插針體端面為物理端面；UPC——Ultra Physical Contact，插針體端面為超級(jí)物理端面；APC型——Angled Physical Contact，插針體端面為角度物理端面；三者的區(qū)別除了物理不一樣以外，還有回波損耗，即反射損耗（性能）不一樣。PC多模光纖沒有APC型。 "PC”在電信運(yùn)營商的設(shè)備中應(yīng)用得最為廣泛，其接頭截面是平的。 "UPC”的衰耗比"PC”要小，一般用于有特殊需求的設(shè)備，一些廠家光連接設(shè)備內(nèi)部跳線用的就是FC/UPC，主要是為提高設(shè)備自身的指標(biāo)。 "APC”多用在廣電和早期的CATV系統(tǒng)中，因?yàn)锳PC采用了帶傾角的端面，可以改善電視信號(hào)的質(zhì)量，主要原因是電視信號(hào)是模擬光調(diào)制，當(dāng)接頭耦合面是垂直的時(shí)候，反射光沿原路徑返回。由于光纖折射率分布的不均勻會(huì)再度返回耦合面，此時(shí)雖然能量很小但由于模擬信號(hào)是無法徹底消除噪聲的，所以相當(dāng)于在原來的清晰信號(hào)上疊加了一個(gè)帶時(shí)延的微弱信號(hào)，表現(xiàn)畫面上就是重影。尾纖頭帶傾角可使反射光不沿原路徑返回。一般數(shù)字信號(hào)一般不存在此問題。