光纤滑环怎么分类？有哪些技术特性？

根据不同的技术结构，光纤滑环可分为多模和单模、对接型和扩束型、单通路和多通路、同轴旋转和非同轴旋转、有中间光学组件和无中间光学组件等大约50多种。


多模光纤滑环用以完成多模光纤的360°旋转耦合，单模光纤滑环实现单模光纤间的旋转耦合。跟单模光纤相比，多模光纤传输损耗比较大，带宽也更小一些，因此一般应用在较短传输距离、较低信号传输速率的系统之中。而单模光纤具有低传输损耗，大带宽等特点，当其与波分复用器组合使用后，可使带宽变得更宽，这两者的结合，可使单模光纤滑环应用于超长距离、超大容量的信号旋转传输系统之中。

以结构特性来分的话，光纤滑环可分为对接型和扩束型两种，对接型即直接用光纤端面进行对接的旋转连接，器件中间无光学组件；扩束型即在两光纤之间加入光学透镜的扩束旋转连接。由于光纤直径更大，因此这两种结构下，多模光纤旋转连接更易实现，技术也更为成熟。单模光纤的模场直径不到十微米，数值孔径也比多模光纤更小，当其应用在单模光纤旋转连接器中，对接耦合难度相当大。


光纤滑环之所以使用寿命长，主要原因之一是因为其转子旋转时，光纤断面不会和定子上的断面发生摩擦。而对接型光纤滑环体积足够小，定子和转子的光纤断面间同样需要保持恰当的距离，哪怕是零点几微米的间隙，也可以确保定子和转子间信息旋转传输时的损耗。采用对接型结构的光纤滑环，定子和转子上光线的断面间距、横向错位度及装配角度偏差是影响光纤滑环光耦合效率的几大主因。这几个原因中，定子和转子上光线的断面间距以及横向错位度对光纤滑环光耦合效率的影响是最大的，而装配或者设计角度偏差的影响相对较小。


与对接型滑环结构比较简单不同，扩束型光纤滑环在定子和转子断面之间加入了透镜，因此结构相对来说更为复杂，更能考验厂商的设计实力和装配能力。扩束型结构，光纤所传输光束必须经由透镜这一装置，这使得原来的锥形光束变成平行光束，故而轴向间隙对耦合效率的影响几乎微乎其微。


有得必有失，扩束型结构对角度偏差是极不友好的，其对光耦合的影响变得很大。值得注意的是，该结构滑环所使用的光纤自聚焦透镜的尺寸、波长等必须与其使用的光纤型号相匹配。影响此结构光纤滑环光耦合效率的因素依然是那几样，包括透镜组之间的轴向间距、角度偏差以及横向错位。


透镜组把两光纤断面间锥形光束连接改变成两透镜间平行光束连接，可以使定子和转子光纤之间的距离进一步拉大，这使其在受外界温度变化影响时，其光耦合损耗几乎不受影响。再加上该结构滑环的横向错位让光耦合效率的损失变得更低等特性，使得扩束结构的光纤滑环插入损耗及其变化都较小。