CN103837955B - 一种光学器件的装配结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光光学器件的装配结构，其包括第一光学器件与第二光学器件，其还包括第一T形套管、第二T形套管、带通光孔的球关节副，所述的第一光学器件固定设在第一T形套管管内，所述的第二光学器件固定设在第二T形套管管内，所述的第一T形套管和第二T形套管的T面端由球关节副相连接，所述的球关节副的凹球关节和凸球关节之间焊接固定。本发明获得高度温度稳定连接方式，使得光学元件调节更为方便，精确并且大幅降低温度变化引起的应力，提高系统温度稳定性，使得装配固定更加高效，可靠。

Description

一种光学器件的装配结构及方法

技术领域

本发明涉及一种光学器件的装配结构及方法。

背景技术

在通讯领域中，光无源器件由于其应用环境的不同以及差异，因此对器件的可靠性要求非常高，尤其是温度可靠性，震动，湿度等要求都非常苛刻。而无源器件在制作过程中所采用的装配结构以及方法对以上可靠性的会产生关键性的作用。例如在准直器固定或者连接结构中，通常采用所谓不锈钢金属桥连接或固定准直器已是一种常规手段，如图1所示，显然此种装配结构中要使得两准直器1可以获得更大的调节角度范围就必须使得不锈钢桥2的内径更大，这样在焊接时焊锡3的厚度就会更厚，这种结构完全用焊锡3填充不对称分布的空隙，容易产生较大应力，而且焊锡3与不锈钢桥2之间热膨胀系数不一致，因此引起的不对称性会增加会对整个器件的温度稳定性的影响，一般TDL能达到0.1 d B。

另外还有一类采用玻璃球关节的结构，其可以较好的改善以上问题，但存在的缺点是，玻璃较为脆弱机械抗损伤能力较差，而且玻璃球关节由于机械强度方面的原因，其壁厚不能太薄，这样在一些要求尺寸比较小的器件中，其应用存在很大的限制。另外玻璃球关节的结构由于材料的限制其一般只能通过采用胶粘结的方法来实现，这对一些无胶工艺要求的器件来说是一个很大的问题。当然玻璃球关节可以通过表面镀金属膜的方法来进行焊锡焊接，但仍然存在成本较高，玻璃导热性差焊接工艺较难控制等一系列问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种度温度稳定、装配固定更加高效，可靠的光学器件的装配结构及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下设计方案，其包括第一光学器件与第二光学器件，其还包括第一T形套管、第二T形套管、带通光孔的球关节副，所述的第一光学器件固定设在第一T形套管管内，所述的第二光学器件固定设在第二T形套管管内。

所述的第一T形套管和第二T形套管的T面端由球关节副相连接，所述的球关节副的凹球关节和凸球关节之间焊接固定。

所述的第一T形套管和第二T形套管的侧面管壁上设有通孔，所述的第一光学器件通过通孔添加焊料、封胶或激光焊接固定设在第一T形套管管内，所述的第二光学器件通过通孔添加焊料或封胶或者直接激光焊接固定设在第二T形套管管内。

所述的第一T形套管和第二T形套管为金属成型。

所述的第一T形套管、第二T形套管、球关节副以及焊接固定的焊料采用同种材料或者膨胀系数相差0—10^-5m/K的材料。

所述的装配结构的外部设有防潮防震软胶，防潮防震软胶外部设有外壳。

所述的球关节副与第一T形套管和第二T形套管之间通过焊接或胶粘固定连接。

一种装配球关节副与第一T形套管和第二T形套管之间通过焊接或胶粘固定连接的光学器件的装配结构的方法包括以下步骤：

1)先分别将第一光学器件和第二光学器件的光路调好后，再分别将其固定设在第一T形套管和第二T形套管的管内；

2)将凸球关节焊接或粘结在第一T形套管的T面上，在凹球关节、凸球关节以及第二T形套管之间加入胶或焊料，调节第一T形套管和第二T形套管使得凹球关节和凸球关节的球面以及第二T形套管和凹球关节的平面接触顶紧，微调第一光学器件和第二光学器件，此时再加热固化、UV照射或激光焊接固化使得凹球关节、凸球关节以及第二T形套管粘结或者焊接为一个整体。

所述的球关节副的凸球关节与第一T形套管一体成型。

所述的球关节副的凹球关节与第二T形套管一体成型。

一种装配凸球关节与第一T形套管一体成型或球关节副的凹球关节与第二T形套管一体成型的光学器件的结构的方法，所述的方法包括以下步骤：

1)先分别将第一光学器件和第二光学器件的光路调好后，再分别将其固定设在第一T形套管和第二T形套管管内；

2)再在与第一T形套管一体成型的凸球关节、凹球关节、与第二T形套管或与第二T形套管一体成型的凹球关节、凸球关节、与第一T形套管之间加入胶或焊料，调节第一T形套管和第二T形套管使得凹球关节和凸球关节的球面接触顶紧，微调第一光学器件和第二光学器件，此时再加热固化、UV照射或者激光焊接固化使得凹球关节、凸球关节焊接为一个整体。

本发明采用以上设计方案，通过在光学元件上套设T形套管以及设计凹凸球关节，并且通过胶粘或焊接实现微间隙连接，从而获得高度温度稳定连接方式；通过设置球关节副，使得光学元件调节更为方便，精确；通过T形套管、球关节副及焊料为同种材料或者膨胀系数相差0—10^-5m/K的材料，大幅降低温度变化引起的应力，提高系统温度稳定性，使得装配固定更加高效，可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细的说明：

图1为现有技术光学元器件连接结构示意图；

图2为本发明其中一种实施方式的结构示意图；

图3为本发明其中一种实施方式T形管的剖视图；

图4为图3的左视图；

图5为本发明另一种实施方式的结构示意图；

图6为本发明另一种实施方式的结构T形管和凸球关节一体成型的剖视图；

图7为图6的左视图。

具体实施方式

如图2、图3、图4所示，本实施例中的光学元器件以光纤准直器为例进行说明，其包括第一光学器件201与第二光学器件202，带通光孔的球关节副凹球关节205和凸球关节206，所述的第一光学器件201固定设在第一T形套管204内，所述的第二光学器件202固定设在第二T形套管203内，第一T形套管204和第二T形套管203的内孔直径比第一光学器件201和第二光学器件202的外径稍大，通过正负公差可实现松配合，所述的第一T形套管204和第二T形套管203的T面端由球关节副的凹球关节205和凸球关节206相连接，所述的球关节副的凹球关节205和凸球关节206的设有通光孔，所述的球关节副的凹球关节205和凸球关节206之间焊接固定,焊接固定时温度可选择100℃，也可以选择80℃到120℃之间即可。所述的第一T形套管204和第二T形套管203的侧面管壁上设有通孔208，所述的第一光学器件201通过通孔208添加焊料或封胶或者激光焊接固定设在第一T形套管204管内，所述的第二光学器件202通过通孔208添加焊料或封胶固定设在第二T形套管203管内。

所述的第一T形套管204和第二T形套管203为金属成型或者玻璃成型。

所述的第一T形套管204、第二T形套管203、球关节副205、206以及固定的焊料207采用同种材料或者膨胀系数相差0—10^-5m/K的材料。

所述的球关节副的凹球关节205和凸球关节206与第一T形套管204和第二T形套管203之间通过焊接或胶粘固定连接，所述的焊接可以采用激光焊接或者焊锡焊接，所述的胶粘固定可以采用紫外胶粘结。

采用图2、图3、图4所示的结构的方法包括以下步骤：

1)先分别将第一光学器件201和第二光学器件202的光路调好后，再分别将其固定设在第一T形套管204和第二T形套管203的管内，此处所述的固定方式为：第一光学器件201通过通孔208添加焊料或封胶或者焊接固定设在第一T形套管204管内，所述的第二光学器件202通过通孔208添加焊料或封胶固定设在第二T形套管203管内，或者焊接，具体使用中，也可以采用其他固定方式；

2)将凸球关节206焊接或粘结在第一T形套管204的T面上，在凹球关节205、凸球关节206以及第二T形套管203之间加入胶或焊料207，调节第一T形套管204和第二T形套管203使得凹球关节205和凸球关节206的球面以及第二T形套管203和凹球关节205的平面接触顶紧，微调第一光学器件201和第二光学器件202，此时再加热固化或UV照射固化或者激光焊接使得凹球关节205、凸球关节206以及第二T形套管203粘结或者焊接为一个整体。

如图5、图6、图7所示，本发明所述的球关节副的凸球关节206还可以与第一T形套管204一体成型，具体实施中也可以采用球关节副的凹球关节205与第二T形套管203一体成型也可以。

采用图5、图6、图7所示的结构的方法包括以下步骤：

1)先分别将第一光学器件201和第二光学器件202的光路调好后，再分别将其固定设在第一T形套管204和第二T形套管203管内，此处所述的固定方式可以为：第一光学器件201通过通孔208添加焊料或封胶或者焊接固定设在第一T形套管204管内，所述的第二光学器件202通过通孔208添加焊料或封胶或者焊接固定设在第二T形套管203管内，具体使用中，也可以采用其他固定方式；

2)再在与第一T形套管204一体成型的凸球关节206、凹球关节205、以及第二T形套管203或以之间加入胶或焊料，调节第一T形套管204和第二T形套管203使得凹球关节205和凸球关节206的球面接触顶紧，微调第一光学器件201和第二光学器件202，此时再加热固化、UV照射或者激光焊接固化使得凹球关节205、凸球关节206焊接为一个整体。

在图5中，所述的装配结构的外部设有防潮防震软胶302，防潮防震软胶302外部设有外壳303。此种结构可以很好的使得各个部件之间的接触面完全匹配，同时其中焊锡或者胶层的厚度可以控制到非常均匀，这样可以大幅提升整个系统的温度稳定性。同时金属化的装配结构还可以采用激光焊接的方式机型不同部件之间的焊接，使得装配固定更加高效，可靠。

这里第一光学器件201与第一T形套管204，第二光学器件202与第二T形套管203之间为微间隙配合。调试准直器时可采用带弹簧夹具，以便器件之间自己消间隙。

各器件焊接之间的焊料可以为低温焊锡，亦可以低温薄箔，如：铟箔等，其可以通过放电或短时间高温如缩口热吹风在100℃左右将铟箔熔化或加瞬间电流熔化实现不同部件之间的焊接。

Claims (9)

1.一种光学器件的装配结构，其包括第一光学器件与第二光学器件，其特征在于：其还包括第一T形套管、第二T形套管、带通光孔的球关节副，所述的第一光学器件固定设在第一T形套管管内，所述的第二光学器件固定设在第二T形套管管内，所述的第一T形套管和第二T形套管的T面端由球关节副相连接，所述的球关节副的凹球关节和凸球关节之间焊接固定; 所述的第一T形套管和第二T形套管的侧面管壁上设有通孔，所述的第一光学器件通过通孔添加焊料、封胶或通过激光焊接固定设在第一T形套管管内，所述的第二光学器件通过通孔添加焊料、封胶或者通过激光焊接固定设在第二T形套管管内。

2.根据权利要求1所述的一种光学器件的装配结构，其特征在于：所述的第一T形套管和第二T形套管为金属成型。

3.根据权利要求1所述的一种光学器件的装配结构，其特征在于：所述的第一T形套管、第二T形套管、球关节副以及焊接固定的焊料采用同种材料或者膨胀系数相差0—10^-5m/K的材料。

4.根据权利要求1所述的一种光学器件的装配结构，其特征在于：所述的装配结构的外部设有防潮防震软胶，防潮防震软胶外部设有外壳。

5.根据权利要求1所述的一种光学器件的装配结构，其特征在于：所述的球关节副与第一T形套管和第二T形套管之间通过焊接或胶粘固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种光学器件的装配结构，其特征在于：所述的球关节副的凸球关节与第一T形套管一体成型。

7.根据权利要求1所述的一种光学器件的装配结构，其特征在于：所述的球关节副的凹球关节与第二T形套管一体成型。

8.一种装配权利要求5所述的一种光学器件的装配结构的方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：

1）先分别将第一光学器件和第二光学器件的光路调好后，再分别将其固定设在第一T形套管和第二T形套管的管内；

2）将凸球关节焊接或粘结在第一T形套管的T面上，在凹球关节、凸球关节以及第二T形套管之间加入胶或焊料，调节第一T形套管和第二T形套管使得凹球关节和凸球关节的球面以及第二T形套管和凹球关节的平面接触顶紧，微调第一光学器件和第二光学器件，此时再加热固化、UV照射或焊接固化使得凹球关节、凸球关节以及第二T形套管粘结或者焊接为一个整体。

9.一种装配权利要求6或7所述的一种光学器件的装配结构的方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：

1）先分别将第一光学器件和第二光学器件的光路调好后，再分别将其固定设在第一T形套管和第二T形套管管内；

2）再在与第一T形套管一体成型的凸球关节、凹球关节、以及第二T形套管或与第二T形套管一体成型的凹球关节、凸球关节、以及第一T形套管之间加入胶或焊料，调节第一T形套管和第二T形套管使得凹球关节和凸球关节的球面接触顶紧，微调第一光学器件和第二光学器件，此时再加热固化、UV照射或者焊接固化使得凹球关节、凸球关节粘接或者焊接为一个整体。