CN107706736A

CN107706736A - 半导体激光器快轴准直设备

Info

Publication number: CN107706736A
Application number: CN201710993959.3A
Authority: CN
Inventors: 文少剑; 刘猛; 廖东升
Original assignee: Shenzhen JPT Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen JPT Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2017-10-23
Filing date: 2017-10-23
Publication date: 2018-02-16

Abstract

一种半导体激光器快轴准直设备，用于调节快轴透镜的位置及角度，以对半导体激光器发光芯片所发出的光束进行快轴准直。该半导体激光器快轴准直设备包括基座、安装在基座上的芯片承载架、安装在基座上的调整架、安装在调整架上的透镜夹具、安装在基座上的图像采集组件、及安装在基座上的光学检测组件；图像采集组件用于通过图像检测识别快轴透镜的位置，调整架用于调节透镜夹具的位置及角度，使激光光束在光学检测组件上形成光斑。本发明的半导体激光器快轴准直设备通过图像检测组件或光学检测组件分析的检测分析，控制调整架的动作，从而实现半导体激光器快轴准直的自动化，避免了人工的频繁操作，提供了半导体激光器的生产效率。

Description

半导体激光器快轴准直设备

技术领域

本发明涉及激光器调节技术，特别是涉及一种半导体激光器快轴准直设备。

背景技术

半导体激光器中的发光芯片所发出的光束为发散的椭圆光束，平行与发光面的方向为慢轴，发散角约为10°，垂直与发光面的方向为快轴方向，发散角可达到40°。由于激光器发光芯片在快轴上的发散角较大，为有效保证半导体激光器的发光质量，必须利用快轴透镜对发光芯片所发出的光束进行快轴准直，现有的快轴准直过程一般由人手完成，导致了准直的精确度不高、效率低等问题。

发明内容

基于此，本发明提供一种可自动并高效地完成半导体激光器快轴准直过程的半导体激光器快轴准直设备。

为了实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种半导体激光器快轴准直设备，包括基座、安装在所述基座上的芯片承载架、安装在所述基座上的调整架、安装在所述调整架上的透镜夹具、安装在所述基座上的图像采集组件、及安装在所述基座上的光学检测组件；所述调整架处于所述芯片承载架与所述光学检测组件之间。

本发明的半导体激光器快轴准直设备通过图像检测组件或光学检测组件分析的检测分析，控制调整架的动作，从而实现半导体激光器快轴准直的自动化，避免了人工的频繁操作，提供了半导体激光器的生产效率。

在其中一个实施例中，所述调整架包括层叠设置的Y轴进给组件、X轴进给组件、Y轴调向组件、及X轴调向组件。

在其中一个实施例中，所述调整架包括Y轴进给组件、安装在Y轴进给组件上的X轴进给组件、安装在X轴进给组件上的Y轴调向组件、安装在Y轴调向组件上的X轴调向组件。

在其中一个实施例中，所述调整架还包括Z轴进给组件、及安装在所述Z轴进给组件上的的Z轴调向组件；所述Z轴进给组件安装在所述Y轴进给组件、所述X轴进给组件、所述Y轴调向组件、所述X轴调向组件四者中处于最上的一个之上。

在其中一个实施例中，所述Y轴进给组件包括安装在所述底板上的Y轴平行座、安装在所述Y轴平行座一侧的第一调节电机、及安装在所述Y轴平行座上的Y轴滑动板；所述第一调节电机的输出轴延伸至所述Y轴平行座的内部，所述Y轴滑动板与所述第一调节电机的输出轴连接。

在其中一个实施例中，所述Y轴调向组件包括Y轴凹面座、安装在所述Y轴凹面座一侧的第三调节电机、及安装在所述Y轴凹面座上的Y轴D形板；所述Y轴凹面座的上表面呈凹弧形，所述Y轴D形板的下表面与Y轴凹面座的上表面对应；所述第三调节电机的输出轴延伸至Y轴凹面座内。

在其中一个实施例中，所述Z轴进给组件包括第一转接板、与所述第一转接板连接的Z轴平行座、安装在所述Z轴平行座上的第五调节电机、安装在所述Z轴平行座一侧的Z轴滑动板、及与所述Z轴滑动板连接的第二转接板。

在其中一个实施例中，所述Z轴调向组件包括Z轴转动座、安装在所述Z轴转动座一侧的第六调节电机、及安装所述Z轴转动座上的旋转平台；所述旋转平台转动连接在所述Z轴旋转座上，所述第六调节电机的输出轴延伸至所述Z轴旋转座内。

在其中一个实施例中，所述透镜夹具包括安装在所述旋转平台上的垫板、安装在所述垫板上的吸合板、及安装在所述吸合板一侧的承镜架；所述承镜架上设有侧槽。

在其中一个实施例中，所述图像采集组件包括支撑轴、安装在所述支撑轴上的第一交接件、与所述第一交接件连接的第一支撑柄、与所述第一支撑柄连接的侧向图像检测器、安装在所述支撑轴上的第二交接件、与所述第二交接件连接的第二支撑柄、与所述第二支撑柄连接的竖向图像检测器；所述支撑轴的下端固定在基座上；所述芯片承载架包括立柱、及安装在所述立柱上的压片块；所述立柱的上表面设有容纳槽。

附图说明

图1为本发明的一较佳实施例的半导体激光器快轴准直设备的立体示意图；

图2为图1所示的半导体激光器快轴准直设备的圆圈A处放大图；

图3为图1所示的半导体激光器快轴准直设备的侧视图；

图4为图1所示的调整架的立体示意图；

图5为图1所示的调整架在另一角度的立体示意图；

图6为图5所示的调整架的的圆圈A处放大图；

图7为图4所示的调整架的侧视图；

图8为图4所示的调整架的正视图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1至图8，为本发明一较佳实施方式的半导体激光器快轴准直设备100，用于调节快轴透镜的位置及角度，以对半导体激光器发光芯片200所发出的光束进行快轴准直。该半导体激光器快轴准直设备100包括基座10、安装在基座10上的芯片承载架20、安装在基座10上的调整架30、安装在调整架30上的透镜夹具40、安装在基座10上的图像采集组件50、及安装在基座10上的光学检测组件60；透镜夹具40用于夹持快轴透镜，图像采集组件50用于通过图像检测识别快轴透镜的位置，调整架30用于调节透镜夹具40的位置及角度，调整架30首先通过粗调快轴透镜的位置及角度使激光光束在光学检测组件60上形成光斑，然后根据光学检测组件60的信号反馈，调整架30微调快轴透镜的位置及角度，从而实现激光器发光芯片200所发出光束的准直。

请参阅图1至图3，芯片承载架20包括立柱21、及安装在立柱21上的压片块22；立柱21的上表面设有容纳槽，容纳槽与激光器发光芯片200对应，以容纳激光器发光芯片200。

请一并参阅图4至图8，调整架30包括底板31、安装在底板31上的Y轴进给组件32、安装在Y轴进给组件32上的X轴进给组件33、安装在X轴进给组件33上的Y轴调向组件34、安装在Y轴调向组件34上的X轴调向组件35、与X轴调向组件35连接的Z轴进给组件36、及与Z轴进给组件36连接的Z轴调向组件37。

Y轴进给组件32包括安装在底板31上的Y轴平行座321、安装在Y轴平行座321一侧的第一调节电机322、及安装在Y轴平行座321上的Y轴滑动板323；第一调节电机322的输出轴延伸至Y轴平行座321的内部，Y轴滑动板323与第一调节电机322的输出轴连接，使第一调节电机322的输出轴可驱动Y轴滑动板323相对Y轴平行座321直线移动。

X轴进给组件33包括安装在Y轴滑动板323上的X轴平行座331、安装在X轴平行座331一侧的第二调节电机332、及安装在X轴平行座331上的X轴滑动板333；第二调节电机332的输出轴延伸至X轴平行座331的内部，X轴滑动板333与第二调节电机332的输出轴连接，使第二调节电机332的输出轴可驱动X轴滑动板333相对X轴平行座331直线移动。

Y轴调向组件34包括安装在X轴滑动板333上的Y轴凹面座341、安装在Y轴凹面座341一侧的第三调节电机342、及安装在Y轴凹面座341上的Y轴D形板343；Y轴凹面座341的上表面呈凹弧形，Y轴D形板343的下表面与Y轴凹面座341的上表面对应；第三调节电机342的输出轴延伸至Y轴凹面座341内，通过第三调节电机342的输出轴可驱使Y轴D形板343沿Y轴凹面座341的上表面滑动，且在滑动过程中，Y轴D形板343上表面相对Y轴凹面座341的底面的夹角产生调整；进一步地，为避免Y轴调向组件34因角度调整过大而受损，Y轴凹面座341的一侧设有Y轴角度传感器344，Y轴D形板343的一侧设有Y轴角度限位挡片346，Y轴角度传感器344与Y轴角度限位挡片346对应；进一步地，为对Y轴角度传感器344、Y轴角度限位挡片346提供保护，Y轴凹面座341的一侧设有Y轴内保护壳345，Y轴D形板343的一侧设有Y轴外保护壳347。

X轴调向组件35包括安装在Y轴D形板343上的X轴凹面座351、安装在X轴凹面座351一侧的第四调节电机352、及安装在X轴凹面座351上的X轴D形板353；X轴凹面座351的上表面呈凹弧形，X轴D形板353的下表面与X轴凹面座351的上表面对应；第四调节电机352的输出轴延伸至X轴凹面座351内，通过第四调节电机352的输出轴可驱使X轴D形板353沿X轴凹面座351的上表面滑动，且在滑动过程中，X轴D形板353上表面相对X轴凹面座351的底面的夹角产生调整；进一步地，为避免X轴调向组件35因角度调整过大而受损，X轴凹面座351的一侧设有X轴角度传感器354，X轴D形板353的一侧设有X轴角度限位挡片356，X轴角度传感器354与X轴角度限位挡片356对应；进一步地，为对X轴角度传感器354、X轴角度限位挡片356提供保护，X轴凹面座351的一侧设有X轴内保护壳355，X轴D形板353的一侧设有X轴外保护壳357。

Z轴进给组件36包括第一转接板361、与第一转接板361连接的Z轴平行座362、安装在Z轴平行座362上的第五调节电机363、安装在Z轴平行座362一侧的Z轴滑动板364、及与Z轴滑动板364连接的第二转接板365；第一转接板361包括第一横向部366、及自第一横向部366垂直延伸的第一竖向部367；Z轴平行座362固定在第一竖向部367的内侧；第五调节电机363的输出轴延伸至Z轴平行座362的内部，Z轴滑动板364与第五调节电机363的输出轴连接，使第五调节电机363的输出轴可驱动Z轴滑动板364相对Z轴平行座362直线移动；第二转接板365包括第二竖向部368、及自第二竖向部368垂直延伸的第二横向部369；第二竖向部368的外侧固定在Z轴滑动板364上。

Z轴调向组件37包括Z轴转动座371、安装在Z轴转动座371一侧的第六调节电机372、及安装Z轴转动座371上的旋转平台373；旋转平台373转动连接在Z轴旋转座上，第六调节电机372的输出轴延伸至Z轴旋转座内，第六调节电机372的输出轴可驱动旋转平台373相对Z轴转动座371转动。

第一转接板361的第一横向部366固定在X轴D形板353的上表面；Z轴转动座371安装在第二转接板365的第二横向部369上。

透镜夹具40包括安装在旋转平台373上的垫板41、安装在垫板41上的吸合板42、及安装在吸合板42一侧的承镜架43；承镜架43上设有侧槽44，以容纳快轴透镜。

请参阅图1及图3，图像采集组件50包括支撑轴51、安装在支撑轴51上的第一交接件52、与第一交接件52连接的第一支撑柄53、与第一支撑柄53连接的侧向图像检测器54、安装在支撑轴51上的第二交接件55、与第二交接件55连接的第二支撑柄56、与第二支撑柄56连接的竖向图像检测器57。

光学检测组件60包括竖杆61、及安装在竖杆61上的光束分析仪62；在本实施中，为方便调节光束分析仪62的水平位置，光学检测组件60还包括滑座63，滑座63上设有套筒64，滑座63安装在基座10上，竖杆61的下端穿设在套筒64中；通过调整竖杆61穿设在套筒64中的深度，可调整光束分析仪62相对基座10的高度。在另一实施例中，竖杆61的下端直接固定在基座10上。

在本实施例中，侧向图像检测器54水平设置，且与芯片承载架20的上端面处于同一水平面上；侧向图像检测器54对准芯片承载架20的上端面的一侧，使侧向图像检测器54可获得快轴透镜在Z轴及X轴上的位置图像；竖向图像检测器57位于芯片承载架20的上方，使竖向图像检测器57可获得快轴透镜在Y轴及X轴上的位置图像。

调整架30的底板31安装在基座10上；调整架30处于芯片承载架20与光学检测组件60之间。

半导体激光器快轴准直设备100运行时，半导体激光器发光芯片200放置到立柱21上的容纳槽中，压片块22固定好半导体激光器发光芯片200，快轴透镜放置到透镜夹具40的侧槽44中；然后，半导体激光器发光芯片200通电并产生激光光束，图像采集组件50根据侧向图像检测器54、竖向图像检测器57所获得的图像信息确定快轴透镜的位置，调整架30根据图像采集组件50确定的快轴透镜的位置，进行快轴透镜位置及角度的初步调整，使半导体激光器发光芯片200的光束在光束分析仪62上形成光斑。具体地，通过X轴进给组件33、Y轴进给组件32可对快轴透镜在同一水平面的位置进行调整，通过Z轴进给组件36，可调整快轴透镜相对基座10的高度；通过X轴调向组件35、Y轴调向组件34、及Z轴调向组件37的调整，可调整快轴透镜的焦点连线的指向角度，使半导体激光器发光芯片200的光束向光束分析仪62聚集。光束分析仪62上获得半导体激光器发光芯片200光束所形成的光斑后，光束分析仪62分析光斑的参数并产生分析结果，调整架30根据光束分析仪62的分析结果精确调整快轴透镜的位置，使半导体激光器发光芯片200所发出的光束获得最佳的准直效果。

本实施例中，通过图像采集组件获得快轴透镜的位置信息，调整架根据快轴透镜的位置信息调节快轴透镜的位置及角度，光学检测组件分析光斑信息，使调整架对快轴透镜再次进行调整后，能获得良好的准直效果，避免了对快轴透镜的反复调节，提高了半导体激光器的生产效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种半导体激光器快轴准直设备，其特征在于，包括基座、安装在所述基座上的芯片承载架、安装在所述基座上的调整架、安装在所述调整架上的透镜夹具、安装在所述基座上的图像采集组件、及安装在所述基座上的光学检测组件；所述调整架处于所述芯片承载架与所述光学检测组件之间。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器快轴准直设备，其特征在于，所述调整架包括层叠设置的Y轴进给组件、X轴进给组件、Y轴调向组件、及X轴调向组件。

3.根据权利要求1所述的半导体激光器快轴准直设备，其特征在于，所述调整架包括Y轴进给组件、安装在Y轴进给组件上的X轴进给组件、安装在X轴进给组件上的Y轴调向组件、安装在Y轴调向组件上的X轴调向组件。

4.根据权利要求2或3所述的半导体激光器快轴准直设备，其特征在于，所述调整架还包括Z轴进给组件、及安装在所述Z轴进给组件上的的Z轴调向组件；所述Z轴进给组件安装在所述Y轴进给组件、所述X轴进给组件、所述Y轴调向组件、所述X轴调向组件四者中处于最上的一个之上。

5.根据权利要求4所述的半导体激光器快轴准直设备，其特征在于，所述Y轴进给组件包括安装在所述底板上的Y轴平行座、安装在所述Y轴平行座一侧的第一调节电机、及安装在所述Y轴平行座上的Y轴滑动板；所述第一调节电机的输出轴延伸至所述Y轴平行座的内部，所述Y轴滑动板与所述第一调节电机的输出轴连接。

6.根据权利要求4所述的半导体激光器快轴准直设备，其特征在于，所述Y轴调向组件包括Y轴凹面座、安装在所述Y轴凹面座一侧的第三调节电机、及安装在所述Y轴凹面座上的Y轴D形板；所述Y轴凹面座的上表面呈凹弧形，所述Y轴D形板的下表面与Y轴凹面座的上表面对应；所述第三调节电机的输出轴延伸至Y轴凹面座内。

7.根据权利要求4所述的半导体激光器快轴准直设备，其特征在于，所述Z轴进给组件包括第一转接板、与所述第一转接板连接的Z轴平行座、安装在所述Z轴平行座上的第五调节电机、安装在所述Z轴平行座一侧的Z轴滑动板、及与所述Z轴滑动板连接的第二转接板。

8.根据权利要求7所述的半导体激光器快轴准直设备，其特征在于，所述Z轴调向组件包括Z轴转动座、安装在所述Z轴转动座一侧的第六调节电机、及安装所述Z轴转动座上的旋转平台；所述旋转平台转动连接在所述Z轴旋转座上，所述第六调节电机的输出轴延伸至所述Z轴旋转座内。

9.根据权利要求8所述的半导体激光器快轴准直设备，其特征在于，所述透镜夹具包括安装在所述旋转平台上的垫板、安装在所述垫板上的吸合板、及安装在所述吸合板一侧的承镜架；所述承镜架上设有侧槽。

10.根据权利要求1所述的半导体激光器快轴准直设备，其特征在于，所述图像采集组件包括支撑轴、安装在所述支撑轴上的第一交接件、与所述第一交接件连接的第一支撑柄、与所述第一支撑柄连接的侧向图像检测器、安装在所述支撑轴上的第二交接件、与所述第二交接件连接的第二支撑柄、与所述第二支撑柄连接的竖向图像检测器；所述支撑轴的下端固定在基座上；所述芯片承载架包括立柱、及安装在所述立柱上的压片块；所述立柱的上表面设有容纳槽。