[發明專利]基于功率檢測的四件式光器件耦合焊接設備

在審

• 申請號: 202010107127.9
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111266735A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 段吉安;徐聰;唐佳;盧勝強
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/08;B23K26/06;B23K26/70
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 張勇

本發明提供了一種基于功率檢測的四件式光器件耦合焊接設備，包括夾持發光器件的下夾具組件、夾持透鏡的透鏡夾具組件、夾持接收器件和調節環的上夾具組件、以及進行激光焊接的多組焊接裝置，下夾具組件包括下夾具運動平臺和設置在下夾具運動平臺上的下夾具，透鏡夾具組件包括透鏡夾具運動平臺和設置在透鏡夾具運動平臺上的透鏡夾具，上夾具組件包括上夾具運動平臺、設置在上夾具運動平臺上的夾持接收器件的接收器夾具、以及頂緊調節環的調節環頂緊夾具。本發明實現了在一套設備上進行多次耦合和多次焊接相結合的封裝過程，減少了元件之間多次耦合帶來的封裝效率低和耦合誤差大的問題，相對于現有技術有明顯提升。

技術領域

本發明涉及光器件自動耦合封裝技術領域，特別涉及一種基于功率檢測的四件式光器件耦合焊接設備。

背景技術

隨著光纖通信和光纖傳感技術的發展，光收發器的制備成為了光信息技術進步的關鍵。在光通信產品中，光收發器如TOSA-激光器發射器件、BOSA-單纖雙向產品(發收一體)的需求量隨著發展越來越多，它的功能主要是實現信號的光電轉換。一種四件式光器件主要由發光組件+透鏡+接收組件+調節環組成，其封裝的主要工序為先將發光組件與透鏡耦合對準、激光焊接后，再將接收組件以及調節環與發光組件-透鏡的整體耦合對準、激光焊接，完成全部封裝過程。而如何提高光器件的性能、質量以及降低成本，是當前工業上封裝制造的關鍵問題，其核心技術在于元件的耦合對準與焊接，光器件的制造成本主要也集中在此。

現有技術中，通過光器件的耦合焊接設備進行耦合對準與焊接，基本擺脫了先前依靠手工操作方式帶來的產品質量不穩定、合格率低以及生產效率低的問題。然而，對于上述四件式的光器件，由于需要進行多次耦合對準及焊接，完成功率耦合與均衡，需要設備具有更加復雜的耦合自由度，確保每個元件均具有較高的耦合精度，從而保證在多次耦合后，整體耦合偏差仍在可接受范圍內。而現有的光器件耦合焊接設備通常耦合自由度不足，對四件式的光器件需要單獨地進行多次耦合，封裝效率偏低，且設備的耦合精度不高，造成封裝后光器件的光功率顯著減小，最終影響光器件的封裝質量。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種基于功率耦合與均衡的、適用于高速四件式光器件的耦合焊接設備，具有更加復雜的耦合自由度，提高多個元件同時耦合的效率精度，從而提升光器件的封裝質量。

為了達到上述目的，本發明提供了一種基于功率檢測的四件式光器件耦合焊接設備，包括夾持發光器件的下夾具組件、夾持透鏡的透鏡夾具組件、夾持接收器件和調節環的上夾具組件、以及進行激光焊接的多組焊接裝置，所述下夾具組件包括下夾具運動平臺和設置在所述下夾具運動平臺上的下夾具，所述透鏡夾具組件包括透鏡夾具運動平臺和設置在所述透鏡夾具運動平臺上的透鏡夾具，所述上夾具組件包括上夾具運動平臺、設置在所述上夾具運動平臺上的夾持所述接收器件的接收器夾具、以及頂緊所述調節環的調節環頂緊夾具，所述下夾具運動平臺、所述透鏡夾具運動平臺以及所述上夾具運動平臺配合，完成所述發光器件、所述透鏡、所述接收器件和所述調節環四者的耦合過程。

進一步地，所述下夾具運動平臺包括從所述下夾具底端向下依次設置的第一繞X軸旋轉平臺、第一繞Y軸旋轉平臺、第一Y軸位移平臺、第一X軸位移平臺和第一繞Z軸旋轉平臺，所述下夾具設置在所述第一繞X軸旋轉平臺上，具有繞X軸、繞Y軸和繞Z軸的旋轉自由度，以及沿Y軸、沿X軸的平移自由度；

所述上夾具運動平臺包括第一Z軸位移平臺，所述接收器夾具和所述調節環頂緊夾具均設置在所述第一Z軸位移平臺，同步具有沿Z軸的平移自由度；

所述透鏡夾具運動平臺包括從上往下依次設置的第二Z軸位移平臺、第二Y軸位移平臺和第二X軸位移平臺，所述透鏡夾具設置在所述第二Z軸位移平臺上，具有沿Z軸、沿Y軸和沿X軸的平移自由度。