[發明專利]基于光斑檢測的陣列半導體激光器反射鏡耦合裝置和方法

有效

• 申請號: 202010680618.2
• 申請日: 2020-07-15
• 公開（公告）號: CN111786254B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 段吉安;唐佳;盧勝強;徐聰;馬著
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01S5/00
• 分類號: H01S5/00;H01S5/40
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 李喆

1.一種基于光斑檢測的陣列半導體激光器反射鏡耦合裝置，其特征在于，包括：夾具單元、物料單元、探針單元、點膠單元和檢測單元，所述探針單元和點膠單元相對設置在所述物料單元兩側，所述夾具單元與所述物料單元呈45°角，所述夾具單元設置在所述物料單元的一側，所述檢測單元固定設置有一光束分析儀，所述檢測單元設置在所述物料單元的一端；所述物料單元用于放置陣列半導體激光器，所述探針單元用于對所述陣列半導體激光器上電，所述夾具單元用于夾持移動反射鏡使其耦合，所述點膠單元用于對所述陣列半導體激光器點膠與固化；

所述夾具單元包括第一直線運動平臺、第二直線運動平臺、第三直線運動平臺、第一旋轉運動平臺、第二旋轉運動平臺、料盤和反射鏡夾具；所述第一直線運動平臺與所述物料單元呈45°角設置，所述第二直線運動平臺設置在所述第一直線運動平臺的滑臺上，所述第三直線運動平臺豎直設置在所述第二直線運動平臺的滑臺上，所述第一旋轉運動平臺設置在所述第三直線運動平臺的滑臺上，所述第二旋轉運動平臺設置在所述第一旋轉運動平臺的滑臺上，所述反射鏡夾具通過一夾具支撐座設置在所述第二旋轉運動平臺的前端，所述夾具支撐座上豎直設置有一料盤支撐座，所述料盤活動地設置在所述料盤支撐座上。

2.根據權利要求1所述的基于光斑檢測的陣列半導體激光器反射鏡耦合裝置，其特征在于，所述料盤設置有中部通道，所述中部通道用于裝填所述反射鏡，所述料盤下部設置有一下料調整件，所述下料調整件上穿設有一調節旋鈕，所述調節旋鈕的桿體穿設在所述中部通道內。

3.根據權利要求2所述的基于光斑檢測的陣列半導體激光器反射鏡耦合裝置，其特征在于，所述夾具支撐座上還設置有一下料氣缸，所述下料氣缸的推桿設置在所述料盤的底部后方，所述反射鏡夾具設置有一夾具步進電機，所述夾具步進電機設置在所述夾具支撐座的一側，所述夾具支撐座的另一側設置有一吸嘴夾具，所述吸嘴夾具固定設置在所述夾具步進電機的轉軸上，所述吸嘴夾具上設置有氣嘴和吸嘴，所述氣嘴與吸嘴相互連通。

4.根據權利要求3所述的基于光斑檢測的陣列半導體激光器反射鏡耦合裝置，其特征在于，所述物料單元包括物料底部運動平臺、物料豎直運動平臺和物料底座，所述物料豎直運動平臺豎直設置在所述物料底部運動平臺上，所述物料底座固定設置在所述物料豎直運動平臺上，所述物料底座設置有吸盤和壓力傳感器，所述物料底座的頂部設置有底座蓋板，所述底座蓋板上開設有吸盤通孔；所述物料底座設置有激光擋板和定位板。

5.根據權利要求4所述的基于光斑檢測的陣列半導體激光器反射鏡耦合裝置，其特征在于，所述探針單元包括探針直線運動氣缸、探針升降氣缸、第一探針支座、第二探針支座和探針，所述探針升降氣缸通過一氣缸支座設置在所述探針直線運動氣缸上，所述第一探針支座豎直設置在所述探針升降氣缸的頂部，所述第二探針支座平行于水平面設置在所述第一探針支座上，所述探針設置在所述第二探針支座上。

6.根據權利要求5所述的基于光斑檢測的陣列半導體激光器反射鏡耦合裝置，其特征在于，所述點膠單元包括點膠底座、三維手動平臺、氣缸支撐座、點膠氣缸、膠筒夾持座和膠筒，所述點膠底座設置在所述物料單元的一側，所述三維手動平臺設置在所述點膠底座上方，所述氣缸支撐座設置在所述三維手動平臺的頂面，所述點膠氣缸以預設角度設置在所述氣缸支撐座上，所述膠筒通過所述膠筒夾持座固定設置在所述點膠氣缸上。

7.根據權利要求6所述的基于光斑檢測的陣列半導體激光器反射鏡耦合裝置，其特征在于，所述點膠單元還包括第一UV燈支座、第二UV燈支座、第三UV燈支座和UV燈，所述第一UV燈支座豎直設置在所述第一探針支座上，所述第二UV燈支座轉動地設置在所述第一UV燈支座上，所述UV燈通過所述第三UV燈支座設置在所述第二UV燈支座上。

8.根據權利要求7所述的基于光斑檢測的陣列半導體激光器反射鏡耦合裝置，其特征在于，所述檢測單元設置有檢測氣缸，所述檢測氣缸設置在所述物料單元的一端，所述檢測氣缸上方設置有檢測三維手動平臺，所述檢測三維手動平臺的頂面設置有一檢測支撐座，所述光束分析儀設置在所述檢測支撐座上。

9.根據權利要求8所述的基于光斑檢測的陣列半導體激光器反射鏡耦合裝置的耦合方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：準備器具，將待安裝反射鏡的所述陣列半導體激光器吸附固定在所述底座蓋板上，將所述反射鏡逐一裝填至所述料盤的中部通道內，將所述料盤固定在所述料盤支撐座上，打開所述調節旋鈕令反射鏡自然落下，所述下料氣缸伸縮將所述反射鏡推落，所述吸嘴夾具上的吸嘴會將所述反射鏡吸附；

步驟二：激光器芯片上電，通過所述探針直線運動氣缸、探針升降氣缸使得所述探針移動并接觸到激光器芯片的電極，從而令激光器芯片發射激光；

步驟三：初步耦合，所述夾具步進電機驅動所述吸嘴夾具旋轉，令所述吸嘴朝下吸附反射鏡，所述第一直線運動平臺、第二直線運動平臺帶動所述反射鏡夾具到達所述陣列半導體激光器的上方，所述第三直線運動平臺驅使所述反射鏡夾具夾持所述反射鏡下降，當所述壓力傳感器接收到信號時，所述第三直線運動平臺上升預設高度，所述第一直線運動平臺、第二直線運動平臺、第一旋轉運動平臺和第二旋轉運動平臺調節所述反射鏡的位置，直至所述光束分析儀檢測到反射的激光光斑在設定范圍內，光斑半徑小于合格半徑；

步驟四：點膠，初步耦合完成后，所述第三直線運動平臺控制所述反射鏡抬升，所述點膠氣缸驅動所述膠筒沿預設角度前進，所述膠筒會在所述陣列半導體激光器與反射鏡初步耦合位置點膠，點膠完成后所述點膠氣缸驅動所述膠筒反向回退；

步驟五：二次耦合，所述第三直線運動平臺控制所述反射鏡下降，在激光被所述反射鏡反射后，再次通過所述光束分析儀檢測反射的激光光斑是否在設定范圍內，光斑半徑是否小于合格半徑，若不符合標準則通過所述第一直線運動平臺、第二直線運動平臺、第一旋轉運動平臺和第二旋轉運動平臺再次調節所述反射鏡的位置；

步驟六：膠體固化，二次耦合完成后，開啟所述UV燈，照射30s，令所述反射鏡與陣列半導體激光器間的膠體固化；

步驟七：完成安裝，所述第三直線運動平臺和夾具步進電機復位，所述物料底部運動平臺和物料豎直運動平臺控制所述陣列半導體激光器上的下一個激光器芯片移動至所述反射鏡夾具下，開始下一輪反射鏡耦合。