CN102922076B - 一种镜片焊接装置及使用该焊接装置的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镜片焊接装置及使用该焊接装置的焊接方法，焊接装置包括镜片固定支架和底座两部分，镜片支架和镜片之间用高温胶粘接到一起，底座通过螺钉固定到底板上，其中，在镜片焊接装置的底座侧壁上设有用于插入加热棒的通孔，在整套镜片焊接装置上设有用于插入探温电阻的探温孔，在底座顶部设有焊锡池。在焊接过程中，利用加热棒熔化焊锡池中的焊锡，当镜片固定支架调整到正确位置后加热棒停止工作，焊锡自然冷却后将镜片焊接到正确的位置。本发明的镜片固定方法方便调节，固化快速，且固定强度高，不易受周围环境的影响，对于提高激光器的稳定性有着极其重要的意义。

Description

一种镜片焊接装置及使用该焊接装置的焊接方法

技术领域

本发明属于光学装配领域，特别涉及一种镜片焊接装置及使用该焊接装置的焊接方法。

背景技术

半导体激光泵浦的全固态激光器是20世纪80年代末期出现的新型激光器。全固态激光器的总体效率至少要比灯泵浦高10倍，由于单位输出的热负荷降低，可获取更高的功率，系统寿命和可靠性大约是闪光灯泵浦系统的100倍，因此，半导体激光器泵浦技术为固体激光器注入了新的生机和活力，使全固态激光器同时具有固体激光器和半导体激光器的双重特点，它的出现和逐渐成熟是固体激光器的一场革命，也是固体激光器的发展方向。并且，它已渗透到各个学科领域，例如：激光信息存储与处理、激光材料加工、激光医学及生物学、激光通讯、激光印刷、激光光谱学、激光化学、激光分离同位素、激光核聚变、激光投影显示、激光检测与计量及军用激光技术等，极大地促进了这些领域的技术进步和前所未有的发展。这些交叉技术与学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。

目前，美国、日本、德国等国家在制造业，如电子、医疗、汽车、航空、航天、等领域已基本完成传统工艺的更新换代，步入“光加工”时代。近年来由于半导体激光的迅速发展，使半导体激光泵浦的全固态激光器加工设备所占的市场份额越来越大。德国Rofin激光公司所销售的激光加工设备中60％已是全固态激光器。根据相关统计，国外全固态激光器产业2004年销售额已达近百亿美元，其中产品销售额的29％用于激光标记，15％用于激光微加工。全球全固态激光器加工系统年增长率约为23％，而全固态激光器是激光器加工系统的核心部件，市场需求也将同步增长，其年需求增长率将达到20％以上。因此，全固态激光器的发展趋势很好，前景非常广阔。

一般来说，一台激光器主要由谐振腔、工作物质和泵浦源三个主要部分组成，对于半导体泵浦的全固态激光器来说，半导体激光器作为泵浦源经过光学元器件整形后聚焦到作为工作物质的Nd:YVO₄晶体中，对Nd:YVO₄晶体进行激励，在Nd:YVO₄晶体中形成粒子数布局反转，产生1064nm的光，1064nm的光在谐振腔中不停的振荡放大后，形成激光从谐振腔中输出。谐振腔一般由多个镜片组合而成，前腔镜和后腔镜之间形成封闭回路而使得激光在其中振荡。应该说，一台激光器的稳定性对其应用有着十分重要的影响，稳定性的好或直接决定了其加工质量的高低，所以提高半导体泵浦固体激光器的稳定性是其工业化过程中至关重要的一步。

对于一台半导体泵浦的固体激光器来说，影响其稳定性的因素主要有三种：半导体激光器功率的稳定性，主要由电路来决定；晶体的热稳定性，主要由晶体的温度控制系统所决定；谐振腔的稳定性，主要由构成谐振腔的镜片及镜片的固定方式来决定。这三种因素中，以谐振腔中镜片的固定方式影响更大，其更容易受到周围环境的影响而引功率的稳定性的变化。

目前的半导体泵浦的固体激光器，其谐振腔中的镜片主要采用机械加持固定和紫外胶粘接固定两种方式，对于机械加持固定来说，其优点在于便于固定和调节，但是其自身的机械应力在外界环境、温度变化的情况下，会导致镜片姿态的改变，从而严重影响激光器的稳定性；对于粘接固定来说，目前一般使用紫外胶进行粘接固定，和机械固定相比，紫外胶固定更加稳固，不易受到环境变化的影响，但是紫外胶的固定时间较长(一般需要10～20分钟的固定时间)，且紫外胶受到紫外线照射时容易老化而失效(尤其对于紫外激光器来说，受到散射光的影响，紫外胶的存在是整台激光器的隐患)，这两点会给整个激光器的装调过程和激光器的稳定性带来很多隐患。本发明正是针对上述的固定方法存在的缺点，提出一种镜片焊接装置及使用这种镜片焊接装置的镜片焊接方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺点，提出一种镜片焊接装置及使用这种装置的焊接方法，利用这种焊接装置装配的镜片，即便于调节，又可迅速固定，且固定后的镜片不易受到周围环境及紫外光照射的影响，从而提高了固体激光器的稳定性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种镜片焊接装置，包括镜片固定支架和底座两部分，镜片支架和镜片之间用高温胶粘接到一起(高温胶一般是指能承受250度以上的胶，主要为了保证在焊接过程中不会因为温度过热而导致镜片和镜片支架之间脱落)，底座通过螺钉固定到底板上，其中，在镜片焊接装置的底座侧壁上设有用于插入加热棒的通孔，在底座的通孔上方与底座顶部之间设有用于插入探温电阻的探温孔，在底座顶部设有焊锡池。

通孔距离焊锡池底部的距离可以为2mm。

焊接装置的探温孔可以设置于底座上，位于通孔和焊锡池之间，且其与通孔不在同一侧壁上。

焊接装置的镜片固定支架和底座材料可以为铝，在铝的表面涂有镀金层。

焊接装置的底座的顶部可以为斜面，镜片固定支架的底部也为斜面。

整个焊接装置还可以包括一套吸烟装置，用于吸除焊接过程中产生的烟。

焊接装置的探温电阻和加热棒的供电装置可以组成闭合回路，用于对整个焊接过程的温度进行控制。

本发明的一种镜片焊接方法，其分为以下几个步骤，第一，利用高温胶将镜片粘接到镜片固定支架上；第二，利用螺钉将固定底座固定到指定的位置；第三，在底座顶部的焊锡池处涂满焊锡，并用镜片调节装置将镜片固定支架悬于底座上方，镜片固定支架的底部与焊锡池的焊锡紧密接触；第四，将加热棒插入底座的通孔中，利用加热棒将焊锡池中的焊锡加热到一定温度，使焊锡熔化，保持该温度；第五，利用镜片调节装置调整镜片的姿态，调整完毕后将整个镜片固定支架底部侵入到焊锡池中，并固定镜片调节装置；第六，撤去加热棒，在焊锡自然冷却后，撤掉镜片调节装置，镜片焊接完毕。

在焊接过程中使用的焊锡膏为低温焊锡膏，且在整个焊接过程中均有吸烟装置，吸走焊锡熔化过程中助焊剂产生的烟。

上述系统的特点在于，通过加热棒可以迅速使低温焊锡熔化，使焊锡在焊锡池内保持液态，便于镜片支架的姿态调节；当镜片支架姿态调整到合适位置时，加热棒停止加热，焊锡会在焊锡池内迅速冷却从而将镜片支架和底座永久的焊接到一起。通过改变通孔和探温孔的位置，可以优化整套系统的热利用率，并对整个焊接过程进行精确监控，若将探温电阻和加热棒的供电装置组成闭合回路，则可实现整套焊接装置的自动化及程序化；镜片固定支架和底座采用铝镀金的方式，即可以提高整套焊接系统的硬度，又可减轻焊接装置的质量便于加持和固定；底座的顶部及镜片固定支架的底部的斜面，可以对实现对镜片高度的调节及固定，增加镜片调整的维度；吸烟装置的设置可以防止焊接过程中的产生的烟污染镜片。本发明中提出的焊接方法，正是利用本发明中的焊接装置，采用正确合理的步骤将镜片固定，整个焊接过程用时小于5分钟。

与现有技术相比，本发明的积极效果为：

本系统和传统机械加持及紫外胶粘接镜片固定方式相比，其具有调节方便、固定时间短、固定牢固、不易受周围环境影响等优点，加热棒在焊接之后可以从通孔中取出，重复使用，从而降低焊接成本。可以说，本装置兼具传统机械加持及紫外胶粘接镜片的所有优点，并克服了其相应的缺点，是一种方便、快捷、牢固的镜片固定方式，对提高整个固体激光器的稳定性具有十分重要的意义。

附图说明

图1是本发明的镜片焊接装置的示意图；

11-镜片固定支架，12-底座，13-镜片，14-镜片调节装置固定孔，15-焊锡池，16-探温孔，17-通孔，18-固定通孔，19-吸烟装置；

图2是本发明的带有斜面的焊接装置的示意图；

21-镜片固定支架底部，22-底座顶部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细描述：

实施例1：

图1是本发明的镜片焊接装置的示意图，该装置包括镜片固定支架11和底座12。其中镜片13通过高温胶粘接到镜片固定支架11上，通过镜片调节装置固定孔14将镜片固定支架与镜片调节装置连接到一起以便于对镜片的姿态和位置进行调节；底座12通过固定通孔18固定到激光器底板上，将加热棒插入到通孔17中，在探温孔16中插入相应的探温装置(探温装置采用探温电阻)，在焊锡池15中涂好低温焊锡；当镜片调节装置将镜片调节到正确的位置和姿态后，通过加热棒和探温装置组成的回路对焊锡池15中的焊锡进行加热冷却后，焊锡将镜片固定支架11和底座12固定到一起，在整个焊接过程中打开吸烟装置19，防止焊接过程产生的烟污染镜片。探温孔便于测量每次焊接的一致性；整套焊接装置易于调节，且焊接过程时间短，焊接完成后牢固度高，不易受到周围环境变化的影响，因此利用此套焊接装置装配激光器，可以极大的提高激光器的稳定性，对于激光器的工业化应用具有十分重要的意义。

本发明的通孔17距离焊锡池底面的距离可以为2mm，这样即可以保证加热棒对焊锡进行充分加热，又不会由于底板过薄影响焊接牢固度。

本发明的探温孔16位于焊锡池底面和通孔之间，且与通孔不在同一侧壁上，这样既可以对焊锡池的温度进行准确监视，又不会和通孔互相影响，便于加工。

本发明的镜片固定支架11和底座12可以由铝材加工而成，但是由于铝本身不可焊接，所以需要在其表面镀金，这样即可减轻整套装置的质量，又可提高整套装置的美观程度。

图2是本发明的焊接装置的侧面示意图，将镜片固定支架底部21和底座顶部22做成斜面，则可通过左右平移镜片固定支架而改变其固定的高低位置。

通过本发明的镜片焊接装置，可以简单快速的将镜片固定到激光器的底板上，且固定牢固可靠，不宜受到周围环境的影响，是一种优于传统固定方式的镜片固定方法。

实施例2：

本发明的镜片焊接方法分为以下几个步骤，第一，利用高温胶将镜片13粘接到镜片固定支架11上；第二，利用螺钉通过固定通孔18将底座12固定到激光器底板的指定位置；第三，在底座12顶部的焊锡池15处涂满低温焊锡，并用镜片调节装置通过镜片调节装置固定孔14将镜片固定支架11悬于底座12上方，镜片固定支架的底部与焊锡池15的焊锡紧密接触；第四，将加热棒插入底座12的通孔17中，并打开吸烟装置19，利用加热棒将焊锡池15中的焊锡加热到一定温度，使焊锡熔化，保持该温度；第五，利用镜片调节装置调整镜片13的姿态，调整完毕后将整个镜片固定支架12底部侵入到焊锡池15中，并固定镜片调节装置；第六，撤去加热棒，在焊锡自然冷却后，撤掉镜片调节装置，镜片焊接完毕。

尽管参照上述的实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解可以基于本发明公开的内容进行修改或改进，并且这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (7)

1.一种镜片焊接装置，其特征在于包括镜片固定支架(11)，底座(12)，镜片，低温焊锡膏，用于粘结所述镜片支架(11)和镜片的高温胶，加热装置和探温装置；所述底座(12)顶部设有一用于与所述镜片固定支架(11)焊接的容纳所述低温焊锡膏的焊锡池(15)，所述底座(12)的底部上方设有一用于插入所述加热装置的加热棒的通孔(17)，所述通孔(17)与所述焊锡池(15)之间设有一用于插入所述探温装置的探温孔(16)；其中，所述固定支架(11)上设有一镜片调节装置固定孔(14)，用于安装调整所述镜片固定支架(11)姿态的镜片调节装置；所述底座(12)的顶部与所述镜片固定支架(11)的底部是相互平行的斜面。

2.如权利要求1所述的焊接装置，其特征在于所述加热装置的供电电路与所述探温装置的供电电路组成一对焊接过程进行温度控制的闭合回路。

3.如权利要求1所述的焊接装置，其特征在于所述通孔(17)位于所述焊锡池(15)底面下方2mm处。

4.如权利要求3所述的焊接装置，其特征在于所述通孔(17)与所述探温孔(16)分别位于所述底座(12)的不同侧面。

5.如权利要求1所述的焊接装置，其特征在于所述镜片固定支架(11)和所述底座(12)的材料为铝；所述镜片固定支架(11)的表面镀金。

6.如权利要求1所述的焊接装置，其特征在于还包括一套用于吸除焊接过程中产生的烟的吸烟装置；所述底座(12)的底部设有将所述底座(12)固定到激光器底板上的固定通孔(18)。

7.一种使用如权利要求1所述焊接装置的焊接方法，其步骤为：

1)利用高温胶将镜片安装到镜片固定支架(11)上；所述镜片固定支架(11)上通过一镜片调节装置固定孔(14)安装一镜片调节装置；

2)在底座(12)顶部的焊锡池(15)处填充焊锡，利用所述镜片调节装置将镜片固定支架(11)悬于底座(12)上方，镜片固定支架(11)的底部与焊锡池(15)的焊锡紧密接触；其中，所述底座(12)的顶部与所述镜片固定支架(11)的底部是相互平行的斜面，所述焊锡为低温焊锡膏；

3)将加热棒插入底座(12)的通孔(17)中，对焊锡池(15)中的焊锡加热使其熔化；

4)利用所述镜片调节装置调整镜片的姿态，调整完毕后将镜片固定支架(11)底部侵入到焊锡池(15)中；

5)撤去加热棒，待焊锡冷却后，镜片焊接完毕。