[发明专利]基于功率与光斑检测的四件式光器件耦合焊接设备

说明书

本发明提供了一种基于功率与光斑检测的四件式光器件耦合焊接设备，包括发光器夹具、透镜夹具、上夹具模块和进行激光焊接的多组焊接装置，发光器夹具和透镜夹具均设置在一整体运动平台上，整体运动平台具有多个耦合自由度，发光器夹具以及透镜夹具分别相对于整体运动平台具有多个耦合自由度，上夹具模块上设置有夹持接收器件的接收器夹具和光束分析仪，上夹具模块具有多个耦合自由度，同时能切换接收器夹具或光束分析仪使其中一个对准发光器件。本发明可以实现发光器件与透镜未进行搭接焊的前提下整体移动，提供一种新的耦合选择，减少了发光器夹具和透镜夹具独立控制带来的运动误差，其耦合精度和焊接质量相对于现有技术有明显提升。

技术领域

本发明涉及光器件自动耦合封装技术领域，特别涉及一种基于功率与光斑检测的四件式光器件耦合焊接设备。

背景技术

随着光纤通信和光纤传感技术的发展，光收发器的制备成为了光信息技术进步的关键。在光通信产品中，光收发器如TOSA-激光器发射器件、BOSA-单纤双向产品(发收一体)的需求量随着发展越来越多，它的功能主要是实现信号的光电转换。一种四件式光器件主要由发光组件+透镜+接收组件+调节环组成，其封装的主要工序为先将发光组件与透镜耦合对准、激光焊接后，再将接收组件-调节环与发光组件-透镜的整体耦合对准、激光焊接，完成全部封装过程。而如何提高光器件的性能、质量以及降低成本，是当前工业上封装制造的关键问题，其核心技术在于元件的耦合对准与焊接，光器件的制造成本主要也集中在此。

现有技术中，通过光器件的耦合焊接设备进行耦合对准与焊接，基本摆脱了先前依靠手工操作方式带来的产品质量不稳定、合格率低以及生产效率低的问题。然而，对于上述四件式的光器件，由于需要进行多次耦合对准及焊接，完成功率耦合与均衡，需要设备具有更加复杂的耦合自由度，确保每个元件均能满足耦合精度要求。而现有的光器件耦合焊接设备通常耦合自由度不足，各个元件的耦合自由度相对独立，在同时进行三个以上元件的耦合时容易产生偏差，导致耦合精度降低，光功率显著减小，最终影响光器件、特别是对耦合精度要求严格的四件式高速光器件的封装质量。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种适用于高速四件式光器件的耦合焊接设备，具有更加复杂的耦合自由度，且耦合自由度既能独立执行，又能相互配合执行，以提高多个元件同时耦合的精度，从而提升光器件的封装质量。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于功率与光斑检测的四件式光器件耦合焊接设备，包括夹持发光器件的发光器夹具、夹持透镜的透镜夹具、上夹具模块和进行激光焊接的多组焊接装置，所述发光器夹具和所述透镜夹具均设置在一整体运动平台上，所述整体运动平台具有多个耦合自由度，所述发光器夹具以及所述透镜夹具分别相对于所述整体运动平台具有多个耦合自由度，所述上夹具模块设置在所述发光器夹具的上方，所述上夹具模块上设置有夹持接收器件的接收器夹具和光束分析仪，所述上夹具模块具有多个耦合自由度，同时能切换所述接收器夹具或所述光束分析仪使其中一个对准发光器件。

进一步地，所述整体运动平台包括一支撑台，所述支撑台底端向下依次设置第一Y轴位移平台、第一X轴位移平台和第一绕Z轴旋转平台，使所述支撑台具有沿X轴、沿Y轴的平移自由度、以及绕Z轴的旋转自由度，所述发光器夹具以及所述透镜夹具均固定设置在所述支撑台上。

进一步地，所述发光器夹具包括夹持发光器件的发光器夹持部、从所述发光器夹持部的底端向下依次设置的第二绕Y轴旋转平台、第二绕X轴旋转平台、第二Y轴位移平台和第二X轴位移平台，使得所述发光器夹持部具有绕Y轴、绕X轴的旋转自由度、，以及沿Y轴、沿X轴的平移自由度。

进一步地，所述发光器夹持部包括底座、沿竖直方向设置在所述底座上的导轨、滑动设置在所述导轨上的滑块、与所述滑块固定连接的连接座以及设置在所述连接座第一端的用于夹持发光器件的发光器夹头，所述连接座的第二端设置有一弹性结构，所述弹性结构的另一端设置在所述底座上，使所述连接座的第二端与所述底座弹性连接，所述导轨的一侧设置有一光栅尺，所述光栅尺与所述底座固定连接，所述滑块上对应设置有一感应件。