三千米連接突破光纖滑環(huán)價格過高的技術(shù)壁壘
三千米連接突破光纖滑環(huán)價格過高的技術(shù)壁壘
導(dǎo)電滑環(huán)無法滿足高端的信息技術(shù)發(fā)展需求
隨著科技的發(fā)展、對高速信號傳輸要求越來越高，如我們家用網(wǎng)絡(luò)從以前2M、4M、10M網(wǎng)線傳輸變成光纖傳輸百兆、千兆、萬兆；又例如我們天天使用的手機(jī)像素由以前30萬、50萬到200萬、500萬再到現(xiàn)在的2000萬甚至上億像素；人們對生活品質(zhì)追求越來越高，工業(yè)智能化制造同樣不甘落后，傳統(tǒng)的導(dǎo)電滑環(huán)已越來越不能滿足高速信號傳輸?shù)男枨蟆?/p>
傳統(tǒng)的導(dǎo)電滑環(huán)高速信號傳輸缺陷：
1、結(jié)構(gòu)限制了傳統(tǒng)導(dǎo)電滑環(huán)傳輸速率的上限；
2、安防球機(jī)用的帽式滑環(huán)單刷絲觸點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定性較差；
3、信號容易受干擾，抗電磁干擾能力差；
4、環(huán)路多、尺寸大；
5、傳統(tǒng)的導(dǎo)電滑環(huán)靠金屬接觸摩擦，壽命有局限性；
由于導(dǎo)電滑環(huán)高速信號傳輸受自身的技術(shù)缺陷限制，已滿足不了信息技術(shù)的行業(yè)發(fā)展需求，于是就有了光纖滑環(huán)，光纖滑環(huán)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的導(dǎo)電滑環(huán)高速信號傳輸技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的萬兆、百萬兆、千萬兆甚至更高的專業(yè)市場領(lǐng)域。
傳統(tǒng)光纖滑環(huán)市場應(yīng)用的利弊
光纖滑環(huán)市場應(yīng)用領(lǐng)域：
1、光纖滑環(huán)在安防高速球機(jī)中的應(yīng)用；
2、光纖滑環(huán)在光電吊艙中的應(yīng)用；
3、光纖滑環(huán)在深海探測收攬設(shè)備中的應(yīng)用；
4、光纖滑環(huán)在機(jī)器人中的應(yīng)用；
5、光纖滑環(huán)在檢測設(shè)備中的應(yīng)用；
6、光纖滑環(huán)在OCT、飛行模擬器中的應(yīng)用；
7、光纖滑環(huán)在風(fēng)能、直升機(jī)中的應(yīng)用；
......等等。
光纖滑環(huán)市場應(yīng)用領(lǐng)域非常多、非常廣泛，又彌補(bǔ)了導(dǎo)電滑環(huán)的缺陷。那為什么目前市場用量并不多呢？其實(shí)這是因為光纖滑環(huán)價格太高造成的，目前市場單路光纖滑環(huán)價格在2000元以上，讓很多項目都被光纖滑環(huán)價格望而止步。就拿具有上千億市場的安防監(jiān)控產(chǎn)品來說，一款高端監(jiān)控球機(jī)價格也就在萬元左右，滑環(huán)的作用再重要，生產(chǎn)商也無法承受如此大的價格占比。
光纖滑環(huán)價格居高不下的原因分析
技術(shù)難度大和制造成本高是影響光纖滑環(huán)價格過高的兩大主要原因。
光纖滑環(huán)按光的連接技術(shù)可分為準(zhǔn)直（非接觸式自由空間軸對準(zhǔn)）和耦合（使用耦合劑）兩種技術(shù)結(jié)構(gòu)，兩者各有優(yōu)劣，早期使用耦合劑連接的光耦合效率較低于準(zhǔn)直式連接，現(xiàn)在兩種技術(shù)的光耦合效率已比較接近。十年前，歐美的專業(yè)公司及研究所實(shí)現(xiàn)了光纖耦合效率在75-80%，國內(nèi)則在75%以下。隨著技術(shù)發(fā)展，目前單模光纖的光耦合效率已提升到86%，多模光纖的光耦合效率達(dá)到了92%，國內(nèi)外的差距不大。也就是說，光耦合效率在十多年來提升了不到10%。
決定光纖的光耦合效率高低的因素多且復(fù)雜，包括了光源、材料、設(shè)計、技術(shù)原理、制造工藝等等，每一項都可是一門專業(yè)學(xué)科。因此，在這借助其中一個簡化的形象來介紹（需了解更多更專業(yè)的，可關(guān)注三千米連接滑環(huán)公眾號），以便于大家更好地理解。光纖纖芯的端面直徑只有5-9μm（堪比頭發(fā)絲般的粗細(xì)），要確保光信號從這樣一根光纖的端面發(fā)出后，沿著軸心，以既定的入射角度，照射到另一根光纖纖芯端面上，其精準(zhǔn)度及操作難度可想而知。而且，相對于耦合光斑來說，光纖端面接受面積太小，以至于稍微的位置偏移或入射角度的變化都會引起耦合效率的急速下降。
更何況，相干性再好的光束準(zhǔn)直后，它的外徑并非一組平衡直線，在實(shí)際過程中都會匯聚形成一段束腰（即最小光束直徑，Beam Waist Diameter），然后再以相同速度發(fā)散，達(dá)到某一點(diǎn)后發(fā)散速度加快。如下圖所示：
要使光纖耦合效率達(dá)到最高，入射光必須是軸向傳播的高斯光束，而且束腰位于光纖端面、束腰直徑等于纖芯接受光面直徑（MFD）。
由于光纖滑環(huán)工作時，是處于以每分鐘幾百乃至幾千轉(zhuǎn)的速度360°無限制旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，要在高速旋轉(zhuǎn)的過程中仍然確保光傳輸?shù)姆€(wěn)定性與可靠性，即插損波動值確保在0.5db以內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸不出現(xiàn)閃斷、不丟包等，其技術(shù)要求早已超出人類的想像力。
傳統(tǒng)光纖滑環(huán)的生產(chǎn)制造過程中，難點(diǎn)在于光纖的光軸中心與旋轉(zhuǎn)軸的幾何中心須高度重合，兩端準(zhǔn)直器的光軸中心須高度平行，需要大量的微米級精密工裝配合。裝配效果極容易受人的因素影響，要求生產(chǎn)人員技術(shù)純熟，具備十分豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗，一個熟練的技術(shù)人員擰螺絲時能夠做到小于0.001圈的微調(diào)。即使這樣，僅僅一個光纖滑環(huán)的準(zhǔn)直校準(zhǔn)工段，還得花費(fèi)5-20分鐘時間。傳統(tǒng)光纖滑環(huán)的生產(chǎn)效率低下，產(chǎn)品良率不高，正是導(dǎo)致光纖滑環(huán)的制造成本過高的最大原因。
突破傳統(tǒng)光纖滑環(huán)價格過高的技術(shù)壁壘
光纖滑環(huán)的高價技術(shù)壁壘長期存在，是源于國外廠家樂于收割自己所建立的高價技術(shù)壁壘，國內(nèi)廠家沿襲了模仿設(shè)計的做法，缺乏創(chuàng)新動力。為打破傳統(tǒng)光纖滑環(huán)的高價技術(shù)壁壘，開辟光纖滑環(huán)更為廣闊的市場領(lǐng)域，擁有近20年光通訊、激光技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗優(yōu)勢的三千米連接在2020年成立了專門的研發(fā)攻關(guān)組，在長達(dá)1年多堅持不懈的努力，經(jīng)過反復(fù)設(shè)計、驗證、推翻、總結(jié)，終于在2021年成功研發(fā)出一種新型的光纖滑環(huán)系列，打破了光纖滑環(huán)高價的技術(shù)壁壘。
這款創(chuàng)新的光纖滑環(huán)采用自主研發(fā)的專利光學(xué)結(jié)構(gòu)，除了保持了小巧、輕便、穩(wěn)定、長壽命（2-4億轉(zhuǎn)、免維護(hù)）的基本特點(diǎn)外，它最大的優(yōu)勢就是快，從而極大地降低了制造成本：
● 手動1秒完成光軸對準(zhǔn)；
● 生產(chǎn)過程無需精密工裝夾具；
● 生產(chǎn)人員無專業(yè)經(jīng)驗、技術(shù)熟練要求；
● 成品一次組裝完成，直通率高達(dá)100%。
經(jīng)過一年的市場檢驗后，2022年初已開始批量生產(chǎn)出貨歐美、日本、馬來西亞等高端市場。
