[发明专利]透镜耦合定位装置及其耦合定位方法

说明书

本发明实施例涉及半导体激光器技术领域，公开了一种透镜耦合定位装置及其耦合定位方法，透镜耦合定位装置包括底座、底座调整机构、夹头、夹头调整机构和视觉图像检测机构；用于放置多个芯片的底座安装于底座调整机构上，底座调整机构用于将待耦合的芯片移动至观测区域；用于夹持透镜的夹头连接于夹头调整机构的输出端，夹头调整机构的输入端连接于视觉图像检测机构；视觉图像检测机构的镜头朝向底座，以测量透镜和待耦合的芯片的相对位置。该透镜耦合定位装置通过夹头调整机构、底座调整机构和视觉图像检测机构相互配合，完成了对多个芯片依次进行透镜耦合定位的自动化、连续化操作，提高了耦合过程的精度和效率。

技术领域

本发明实施例涉及半导体激光器技术领域，尤其涉及一种透镜耦合定位装置及其耦合定位方法。

背景技术

半导体激光器是以半导体材料为工作物质的具有光反馈功能的P-N结二极管，其与固体激光器和气体激光器相比，具有结构紧凑、可靠性高高效稳定等优点，已经被广泛应用于机械加工、材料处理、武器制造和激光显示等行业。半导体激光器具有特殊的发光特性，其输出的激光一般不能直接在实际中应用，必须经过整形、变换和准直。因此自半导体激光器诞生开始，就产生了半导体激光器的耦合问题。所谓的耦合过程主要是对准中心光强较强的部分，以及压缩准直其他部分的光线，以得到功率更集中、质量更好的激光输出。耦合过程通常采用透镜来调整光束的特性，由于透镜的几何尺寸很小，因此对透镜的耦合定位具有较高的难度。

目前，现有技术中通常采用手动调整平台来调节透镜的姿态，且主要针对的是单个半导体激光器和单个透镜的耦合作业。而随着对半导体激光器需求的增长，为了得到更大的输出功率，需要将许多单个半导体激光器组合在一起形成阵列，进而得到高功率半导体激光器。激光器阵列的耦合不同于单个半导体激光器的耦合，阵列耦合中对于半导体激光器和透镜之间的光学性能匹配的要求更加严格，调节难度也更大。因此，现有的针对单个半导体激光器的透镜调节装置已经不适用于由激光器阵列组成的高功率半导体激光器。

发明内容

本发明实施例提供一种透镜耦合定位装置及其耦合定位方法，用以解决现有的针对单个半导体激光器的透镜耦合定位装置不适用于激光器阵列的缺陷，实现多个半导体激光器与透镜的耦合定位的连续化、自动化操作。

本发明实施例提供一种透镜耦合定位装置，包括底座、底座调整机构、夹头、夹头调整机构和视觉图像检测机构；用于放置多个芯片的所述底座安装于所述底座调整机构上，所述底座调整机构用于将待耦合的所述芯片移动至观测区域；用于夹持透镜的所述夹头连接于所述夹头调整机构的输出端，所述夹头调整机构的输入端电连接于所述视觉图像检测机构，以调节所述透镜的位置；所述视觉图像检测机构的镜头朝向所述底座，以测量所述透镜和所述待耦合的芯片的相对位置。

其中，所述底座沿所述底座的长度方向设置有与多个所述芯片一一对应的台阶面；所述底座调整机构包括第一Y轴滑台和第一Z轴滑台，所述第一Y轴滑台的导轨方向平行于所述底座的长度方向，所述第一Y轴滑台的滑块固定连接于所述第一Z轴滑台的导轨，所述第一Z轴滑台的滑块固定连接于所述底座。

其中，所述视觉图像检测机构包括X轴视觉图像检测组件、Z轴视觉图像检测组件和图像处理单元，所述X轴视觉图像检测组件包括朝向所述底座的侧面的第一镜头，所述Z轴视觉图像检测组件包括朝向所述底座的顶面的第二镜头，所述图像处理单元根据所述第一镜头和所述第二镜头采集的图像信息获取所述透镜和所述待耦合的芯片的相对位置，所述夹头调整机构根据所述透镜和所述待耦合的芯片的相对位置调整所述夹头的位置。

其中，所述X轴视觉图像检测组件还包括与所述第一镜头相对设置的第一光源，所述第一光源和所述第一镜头分别设于所述底座的两侧；所述Z轴视觉图像检测组件还包括与所述第二镜头相邻设置的第二光源。

其中，所述夹头调整机构包括X轴滑台、第二Z轴滑台、三维角位移平台；所述第二Z轴滑台的导轨固定连接于所述X轴滑台的滑块，所述第二Z轴滑台的滑块固定连接于所述三维角位移平台的底座，所述三维角位移平台的输出端连接于所述夹头。