CN109507779B - 用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构，涉及电子器件自动耦合封装领域。该透镜夹具机构，包括透镜夹具位置调整装置和透镜夹具，透镜夹具通过夹具转接板固定在所述透镜夹具位置调整装置上；透镜夹具整体呈T字形，透镜夹具的一端设有透镜吸附孔，在透镜夹具的另一端设置有吸气管连接孔，吸气管连接孔与透镜吸附孔从透镜夹具的内部相连通；通过连接在吸气管连接孔上的吸气管，使透镜吸附孔处形成负压，从而将透镜吸附在夹具上。本发明的透镜夹具机构能够方便地对透镜夹具的位置进行微调，通过多个自由度的调节，能更准确地将透镜放置在激光器中；与物料盘机构配合使用，能够方便地调节透镜的角度和位置。

Description

用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构

技术领域

本发明涉及自动化耦合封装技术领域，具体涉及一种用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构。

背景技术

随着光纤通信和光纤传感技术的发展，光电子器件的制备成为了光信息技术进步的关键。在光通信产品中，光电子器件如蝶形半导体激光器的需求量随着发展越来越大。蝶形半导体激光器是光纤通信行业最常用的长距离传输光信号放大装置，但是蝶形半导体激光器的封装成本一直居高不下，昂贵的封装成本、过低的封装效率与日益增长的需求量之间的巨大矛盾，极大地限制了光电子器件行业的发展速度。

光电子器件封装行业最大的瓶颈在于封装成本，而制约成本的关键原因就是封装的自动化程度。在自动化过程中，需要重点考虑光纤耦合(光纤对准)技术和尾纤固定技术。光纤耦合过程中，其对准方式大多数是由人工根据激光器输出功率的大小来判断光纤是否对准，并利用调节平台进行微调。尾纤固定一般采用激光焊接方式，也需要极其精确地焊接，否则将影响成品合格率。

目前国内的很多公司器件生产基本上还是手工操作，部分产品可以实现半自动化，但是光纤耦合还是需要熟练的技工在显微镜的辅助下手动完成，既费时又不能保证成品率。国外的一些光通信行业的大企业拥有一些先进的自动化封装设备，能够实现激光器与光纤的自动耦合和半自动封装。借助于这些封装设备，其生产效率比手工或半自动化生产方式有显著提高。然而，这些成套设备价格昂贵，需要较高的资金投入，并且这些封装设备采用的封装工艺也有很多需要改善的地方，比如光纤耦合的精度不足等。因此，如何解决现有技术中存在的光纤耦合精度不高、封装成本居高不下、产品合格率低等问题，是当前蝶形半导体激光器发展中的重中之重。

在连续自动化耦合封装过程中，需要将透镜夹取到合适的位置并用于耦合封装。设计合理的透镜夹具机构，将大大提高蝶形半导体激光器耦合封装的效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种自动化程度高、生产成本低的透镜夹具机构。该透镜夹具机构能够方便地对透镜夹具的位置进行微调，能实现透镜多个自由度的调节，能更准确地将透镜放置在激光器中。同时，与物料盘机构配合使用，能够方便地调节透镜的角度和位置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构，包括透镜夹具位置调整装置和透镜夹具，其特征在于：所述透镜夹具通过夹具转接板固定在所述透镜夹具位置调整装置上；所述透镜夹具整体呈T字形，所述透镜夹具的一端设有透镜吸附孔，在所述透镜夹具的另一端设置有吸气管连接孔，所述吸气管连接孔与透镜吸附孔从透镜夹具的内部相连通；通过连接在吸气管连接孔上的吸气管，使透镜吸附孔处形成负压，从而将透镜吸附在夹具上。

上述用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构，优选的，所述透镜夹具上靠近透镜吸附孔的一端呈方形块，所述吸附孔为多个，均匀分布在所述方形块末端的平面上。

上述用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构，优选的，所述夹具转接板有两个，分别为第一夹具转接板和第二夹具转接板，所述第一夹具转接板的一端与所述透镜夹具位置调整装置固定连接，所述第一夹具转接板的另一端与第二夹具转接板的一端连接，所述第二夹具转接板的另一端与所述透镜夹具相连接；所述第二夹具转接板与所述透镜夹具相连接的面具有一定的预设角度，呈斜面。该斜面可以根据器件的放置角度要求而进行任意切割(切割为横向切割)，本发明中优选角度为3.8°。

上述用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构，优选的，所述透镜夹具位置调整装置包括透镜夹具机构的滑轨，透镜夹具机构的滑块，滑块驱动电机，从下至上依次设置在透镜夹具机构的滑块上的X轴方向运动平台、Y轴方向运动平台、Z轴转接板和Z轴方向运动平台，设置在Z轴方向运动平台一侧的绕Z轴角位台和绕Y轴角位台，设置在所述绕Y轴角位台一侧的纵向运动气缸，所述纵向运动气缸与所述第一夹具转接板固定连接，用于驱动透镜夹具纵向运动。

所述透镜夹具的工作过程如下：由滑块驱动电机驱动整体透镜夹具机构横向运动，是为了更方便地在物料盘机构(参见后述对物料盘机构的详述)上吸取透镜。X轴方向运动平台、Y轴方向运动平台、Z轴方向运动平台能够对透镜夹具的三个方向位置进行微调，为了使透镜更准确地放置在激光器中。所述透镜夹具上设置有吸气管连接孔和透镜吸附孔，所述吸气管连接孔和透镜吸附孔吸内部相连通，通过连接在吸气管连接孔上的吸气管，使透镜吸附孔处形成负压，从而将透镜吸附在透镜夹具上。纵向运动气缸的作用时为了使夹具在纵向有一定的行程空间，方便取料和放置透镜。绕Z轴角位台和绕Y轴角位台的设置，能够使透镜在Y轴和Z轴的方向有一定的旋转角度(正负5°)。本发明的其中一个目的就是能够实现透镜多个自由度的调节，该透镜夹具机构具有五个自由度的调整装置，能够实现五个自由度的调节，分别为X轴方向运动平台、Y轴方向运动平台、Z轴方向运动平台、以及绕Z轴角位台、绕Y轴角位台，另一个自由度的调整装置为设置在下夹具上的绕X轴角位台(参见后述对下夹具装置的详述)，六个装置相互配合，能够实现透镜六个自由度的调节，使透镜在激光器的放置位置更加准确，且本发明中透镜的几何中心与绕Y轴角位台以及绕Z轴角位台的旋转中心线的交点重合，同时透镜的几何中心位于下夹具装置的绕X轴角位台的旋转中心线上。

本发明还提供了一种与透镜夹具机构配合使用的物料盘机构，所述物料盘机构用于存放待耦合封装的透镜，所述透镜夹具机构从所述物料盘机构上夹取透镜，方便后续进行耦合封装。

与上述用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构配合使用的物料盘机构，包括物料盘机构的滑轨、物料盘机构的滑块、滑块驱动电动机、Z轴向运动平台、水平旋转平台、料盘安装座和料盘，所述Z轴向运动平台安装在物料盘机构的滑块上，所述水平旋转平台安装在Z轴向运动平台上，在水平旋转平台的上方安装有料盘安装座，所述料盘安装座的一侧开设有安装座限位槽，料盘过盈配合安装在安装座限位槽内；所述水平旋转平台的一侧设置有能控制水平旋转平台的旋转角度的旋钮，所述滑块驱动电动机能够驱动物料盘机构的滑块在物料盘机构的滑轨上移动。

上述的物料盘机构，优选的，所述料盘呈矩形，所述料盘的中间均匀设置有多个透镜放置槽，所述料盘四周的角落部位设置有四个矩形孔。所述矩形孔的大小足够使透镜夹具上的方形块穿过。在每个所述透镜放置槽的下方还设置有退料孔。设置退料孔是为了在器件耦合失败，透镜被放回料盘后便于手动取出和更换。

所述物料盘机构与所述透镜夹具机构配合使用，工作原理如下：通过Z轴向运动平台和旋钮调整物料盘机构的初始位置，物料盘机构的滑轨能够使料盘沿X方向运动，其与所述透镜夹具机构的滑轨配合运动(透镜夹具机构的滑轨在整机的相对位置是沿Y方向的)，实现了透镜夹具机构相对料盘在XY二维平面内的取料，在实现功能的同时使得结构紧凑稳定。水平旋转平台的旋钮的作用是为了配合透镜夹具的倾斜角要求(如前所述的本发明要求为3.8°)。在料盘上设置多个透镜放置槽，用于存放透镜；料盘四周的四个矩形孔(比透镜放置槽大)，是为了调整透镜与透镜夹具的配合位置。由于透镜夹具的吸取面为平面(即前述方形块末端的平面)，没有限位功能，因此在吸取透镜时有可能存在偏差，透镜夹具在吸取透镜之后在矩形孔(料盘四周的角落部位设置的四个矩形孔)的对角位置进行两次贴靠，能有效地调整透镜的角度和位置，使透镜可以更加准确的放置在激光器中。方形块的截面与透镜的大小一致，使得透镜夹具底部面积与透镜大小一致，方便透镜夹具吸取透镜后在料盘的矩形孔内贴靠调整。通过透镜夹具机构与物料盘机构配合使用，完成透镜的吸取和放置。

为了实现透镜六个自由度的调节，本发明还提供了一种设置有绕X轴角位台的下夹具装置，用于与所述透镜夹具机构配合使用。由于上述透镜夹具机构已经具有五个自由度的调整装置，能够实现五个自由度的调节，分别为X轴方向运动平台、Y轴方向运动平台、Z轴方向运动平台、以及绕Z轴角位台、绕Y轴角位台，再加上设置在下夹具上的绕X轴角位台，能够进行另一个自由度的调节。由此，即可实现透镜六个自由度的调节，使透镜在激光器的放置位置更加准确。

所述下夹具装置包括支架、以及设置在支架上方的蝶形半导体激光器、激光器放置槽、第一上电板夹具、第二上电板夹具、上电板、下夹具夹紧气缸、下夹具夹头、上电板夹具滑轨、第一上电板夹具微型气缸、固定限位块以及弹簧，所述上电板夹具滑轨有四个呈两组布置，每组中的两个上电板夹具滑轨相互平行，每个上电板夹具滑轨上均设置有一个上电板夹具滑块，所述第一上电板夹具和第二上电板夹具分别连接两组上电板夹具滑轨上的上电板夹具滑块，在所述第一上电板夹具和第二上电板夹具各自的中间部位分别安装上电板，所述激光器放置槽设置在所述第一上电板夹具和第二上电板夹具之间；第一上电板夹具微型气缸设置在第一上电板夹具远离激光放置槽的一侧，所述固定限位块设置在第一上电板夹具靠近激光放置槽的一侧，所述第一上电板夹具微型气缸的活塞杆套设弹簧后再穿过第一上电板夹具上的通孔并顶在固定限位块上；所述下夹具夹紧气缸与下夹具夹头连接，所述下夹具夹紧气缸能带动下夹具夹头水平移动以夹住蝶形半导体激光器。所述下夹具夹紧气缸设置在激光器放置槽的下方，所述下夹具夹头设置在第一上电板夹具一侧。所述支架的下方安装有绕X轴角位台，所述绕绕X轴角位套的一侧设置有角位台驱动电机，所述角位台驱动电机能驱动所述绕X轴角位台运动以实现角度调整。所述绕X轴角位台的调整角度范围为+10°。

上述的下夹具装置，优选的，所述激光器放置槽的底面呈矩形，并且在矩形的三条边上各设有突出于底面的一个定位面，分别为靠近第二上电板夹具一侧的一条边以及垂直于第二上电板夹具的两条边；所述激光器放置槽靠近第一上电板夹具一侧不设置定位面。

所述下夹具装置的工作原理如下：将蝶形半导体激光器放置在所述激光器放置槽内，通过所述下夹具夹紧气缸的驱动，控制下夹具夹头水平移动，夹住蝶形半导体激光器，使蝶形半导体激光器固定在激光器放置槽内。蝶形半导体激光器通过激光器放置槽的三个定位面进行定位。蝶形半导体激光器的两侧设置有多根引脚，所述上电板夹具滑轨的上方设置有上电板夹具滑块，所述第一上电板夹具和第二上电板夹具各自的两端分别固定在上电板夹具滑块(上电板夹具滑块也有四个，分为两组)上，在第一上电板夹具和第二上电板夹具各自的中间固定安装有上电板，所述第一上电板夹具微型气缸固定安装在第一上电板夹具的底部，所述第一上电板夹具微型气缸的活塞杆穿过第一上电板夹具顶在固定限位块上，所述第一上电板夹具微型气缸在工作时，活塞杆伸出气缸，由于固定限位块的作用，带动第一上电板夹具反向运动(即远离激光器放置槽方向运动)，在将蝶形半导体激光器放置好后，所述第一上电板微型气缸停止工作，所述第一上电板夹具在弹簧的作用下回到原位，带动第一上电板夹具上的上电板与蝶形半导体激光器的一侧引脚相接触，然后再手动推动第二上电板夹具，是第二上电板夹具上的上电板与蝶形半导体激光器的另一侧引脚接触，从而实现给蝶形半导体激光器上电的功能。

本发明的透镜夹具机构用于蝶形半导体激光器自动耦合封装设备，该蝶形半导体激光器自动耦合封装设备包括立柱、横梁、以及设置在底座上的光纤夹具、透镜夹具机构、下夹具装置、物料盘机构、以及激光功率计，在所述横梁上设置有光纤自动调角焊接装置，所述光纤夹具、透镜夹具机构相对设置，在所述光纤夹具与透镜夹具机构之间设置所述下夹具装置，在所述下夹具装置一侧设置所述物料盘机构以方便所述透镜夹具机构获取所述物料盘机构上的透镜；所述光纤夹具、透镜夹具机构、以及光纤自动调角焊接装置均能够进行位置调整以实现蝶形半导体激光器的准确耦合封装。

本发明中的透镜夹具机构、物料盘机构以及下夹具装置均通过控制系统控制(可以是电脑，通过电脑程序控制)，实现自动化控制，能够显著地提升工作效率以及动作的准确度。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、本发明中公开的透镜夹具机构能够方便地对透镜夹具的位置进行微调，能实现透镜多个自由度的调节，能更准确地将透镜放置在激光器中。同时，与物料盘机构配合使用，能够方便地调节透镜的角度和位置。

2、本发明的透镜夹具机构用于蝶形半导体激光器自动耦合封装，在透镜夹具机构的帮助下，有利于实现蝶形半导体激光器精确耦合对准和自动化封装，操作人员只需要简单地安装配件，设备即可自动完成后续工序，与传统手动的生产线相比，其自动化程度高，操作简单方便，作业时间短，生产效率高，生产成本低，并且基本不受操作人员的技能熟练程度的影响，最终制得的产品质量稳定。

3、本发明的透镜夹具机构，与物料盘机构配合使用，通过透镜吸附孔夹持的方式进行夹持，方便后续通过方形块等部件对透镜的夹持位置和角度进行调整，同时，在调整过程中不会发生透镜掉落等意外。

4、本发明中使用的各个部件布局合理、结构设计巧妙，使得设备的结构紧凑、占地面积小、操作空间大，并且便于安装和拆卸。

附图说明

图1为本发明用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构的立体结构示意图。

图2为本发明用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构中透镜夹具的立体结构示意图。

图3为本发明中与用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构配合使用的物料盘机构(未放置料盘时)的立体结构示意图。

图4为本发明中与用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构配合使用的物料盘机构(放置有料盘时)的立体结构示意图。

图5为本发明用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构中第二夹具转接板的仰视图。

图6为本发明中与用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构配合使用的下夹具装置的立体结构示意图。

图7为本发明中与用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构配合使用的下夹具装置去掉下夹具夹头和蝶形半导体激光器后的立体结构示意图。

图8为本发明中与用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构配合使用的下夹具装置去掉下夹具夹头后的立体结构示意图。

图9为本发明中与用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构配合使用的下夹具装置去掉下夹具夹头和绕X轴角位台后的立体结构示意图。

图10为本发明中与用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构配合使用的下夹具装置中定位蝶形半导体激光器的部件的立体结构示意图。

图11为本发明中的蝶形半导体激光器的立体结构示意图。

图12为本发明蝶形半导体激光器自动耦合封装设备的立体结构示意图。

图13为本发明蝶形半导体激光器自动耦合封装设备另一视角的立体结构示意图。

图14为本发明中料盘的结构示意图。

附图标记：

1、光纤夹具；2、光纤自动调角焊接装置；3、透镜夹具机构；4、下夹具装置；5、物料盘机构；6、立柱；7、底座；8、横梁；301、透镜夹具机构的滑轨；302、X轴方向运动平台；303、Y轴方向运动平台；304、Z轴转接板；305、绕Z轴角位台；306、Z轴方向运动平台；307、绕Y轴角位台；308、纵向运动气缸；309、第一夹具转接板；310、第二夹具转接板；311、透镜夹具；313、滑块驱动电机；314、透镜夹具机构的滑块；315、吸气管连接孔；316、透镜吸附孔；317、斜面；318、方形块；401、蝶形半导体激光器；402、第一上电板夹具；403、第二上电板夹具；404、上电板夹具滑轨；405、上电板；406、下夹具夹紧气缸；407、第一上电板夹具微型气缸；408、绕X轴角位台；409、角位台驱动电机；410、下夹具夹头；411、激光器放置槽；412、定位面；413、固定限位块；414、弹簧；415、上电板夹具滑块；501、滑块驱动电动机；502、物料盘机构的滑轨；503、物料盘机构的滑块；504、Z轴向运动平台；505、料盘；506、料盘安装座；507、旋钮；508、水平旋转平台；509、安装座限位槽；510、退料孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、图2和图5所示，本实施例提供了一种用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构，该透镜夹具机构3包括透镜夹具位置调整装置和透镜夹具311，所述透镜夹具311通过夹具转接板固定在所述透镜夹具位置调整装置上；所述透镜夹具311整体呈T字形，所述透镜夹具311的一端设有透镜吸附孔316，在所述透镜夹具311的另一端设置有吸气管连接孔315，所述吸气管连接孔315与透镜吸附孔316从透镜夹具311的内部相连通；通过连接在吸气管连接孔315上的吸气管，使透镜吸附孔316处形成负压，从而将透镜吸附在夹具上。更优选的，所述透镜夹具311上靠近透镜吸附孔316的一端呈方形块318，所述吸附孔为多个，均匀分布在所述方形块318末端的平面上。

所述夹具转接板有两个，分别为第一夹具转接板309和第二夹具转接板310，所述第一夹具转接板309的一端与所述透镜夹具位置调整装置固定连接，所述第一夹具转接板309的另一端与第二夹具转接板310的一端连接，所述第二夹具转接板310的另一端与所述透镜夹具311相连接；所述第二夹具转接板310与所述透镜夹具311相连接的面具有一定的预设角度，呈斜面317(见图5)。该斜面317可以根据器件的放置角度要求而进行任意切割(切割为横向切割)，本实施例中优选角度为3.8°。

所述透镜夹具位置调整装置包括透镜夹具机构的滑轨301，透镜夹具机构的滑块314，滑块驱动电机313，从下至上依次设置在透镜夹具机构的滑块314上的X轴方向运动平台302、Y轴方向运动平台303、Z轴转接板304和Z轴方向运动平台306，设置在Z轴方向运动平台306一侧的绕Z轴角位台305和绕Y轴角位台307，设置在所述绕Y轴角位台307一侧的纵向运动气缸308，所述纵向运动气缸308与所述第一夹具转接板309固定连接，用于驱动透镜夹具311纵向运动。

所述透镜夹具的工作过程如下：由滑块驱动电机313驱动整体透镜夹具机构横向运动，是为了更方便地在物料盘机构5(参见后述对物料盘机构5的详述)上吸取透镜。X轴方向运动平台302、Y轴方向运动平台303、Z轴方向运动平台306能够对透镜夹具的三个方向位置进行微调，为了使透镜更准确地放置在激光器中。所述透镜夹具上设置有吸气管连接孔315和透镜吸附孔316，所述吸气管连接孔315和透镜吸附孔316吸内部相连通，通过连接在吸气管连接孔315上的吸气管，使透镜吸附孔316处形成负压，从而将透镜吸附在透镜夹具上。纵向运动气缸308的作用时为了使夹具在纵向有一定的行程空间，方便取料和放置透镜。绕Z轴角位台305和绕Y轴角位台307的设置，能够使透镜在Y轴和Z轴的方向有一定的旋转角度(正负5°)。本发明的其中一个目的就是能够实现透镜六个自由度的调节，该透镜夹具机构3具有五个自由度的调整装置，能够实现五个自由度的调节，分别为X轴方向运动平台302、Y轴方向运动平台303、Z轴方向运动平台306、以及绕Z轴角位台305、绕Y轴角位台307，另一个自由度的调整装置为设置在下夹具上的绕X轴角位台408(参见后述对下夹具装置4的详述)，六个装置相互配合，能够实现透镜六个自由度的调节，使透镜在激光器的放置位置更加准确，且本实施例中透镜的几何中心与绕Y轴角位台307以及绕Z轴角位台305的旋转中心线的交点重合，同时透镜的几何中心位于下夹具装置4的绕X轴角位台408的旋转中心线上。

如图3-4所示，在本实施例中，与透镜夹具机构3配合使用的物料盘机构5包括物料盘机构的滑轨502、物料盘机构的滑块503、滑块驱动电动机501、Z轴向运动平台504、水平旋转平台508、料盘安装座506和料盘505，所述Z轴向运动平台504安装在物料盘机构的滑块503上，所述水平旋转平台508安装在Z轴向运动平台504上，在水平旋转平台508的上方安装有料盘安装座506，所述料盘安装座506的一侧开设有安装座限位槽509，料盘505过盈配合安装在安装座限位槽509内；所述水平旋转平台508的一侧设置有能控制水平旋转平台508的旋转角度的旋钮507，所述滑块驱动电动机501能够驱动物料盘机构的滑块503在物料盘机构的滑轨502上移动。

进一步的，所述料盘505呈矩形，所述料盘505的中间均匀设置有多个透镜放置槽，所述料盘505四周的角落部位设置有四个矩形孔。所述矩形孔的大小足够使透镜夹具上的方形块318穿过。图14中示出了一种料盘的结构示意图。在每个所述透镜放置槽的下方还设置有退料孔510。设置退料孔510是为了在器件耦合失败，透镜被放回料盘后便于手动取出和更换。

所述物料盘机构5与所述透镜夹具机构3配合使用，工作原理如下：通过Z轴向运动平台504和旋钮507调整物料盘机构5的初始位置，物料盘机构的滑轨502能够使料盘505沿X方向运动，其与所述透镜夹具机构3的滑轨配合运动(透镜夹具机构的滑轨301在整机的相对位置是沿Y方向的)，实现了透镜夹具机构相对料盘505在XY二维平面内的取料，在实现功能的同时使得结构紧凑稳定。水平旋转平台508的旋钮507的作用是为了配合透镜夹具的倾斜角要求(如前所述的本申请要求为3.8°)。在料盘505上设置多个透镜放置槽，用于存放透镜；料盘505四周的四个矩形孔(比透镜放置槽大)，是为了调整透镜与透镜夹具的配合位置。由于透镜夹具的吸取面为平面(即前述方形块318末端的平面)，没有限位功能，因此在吸取透镜时有可能存在偏差，透镜夹具在吸取透镜之后在矩形孔(料盘505四周的角落部位设置的四个矩形孔)的对角位置进行两次贴靠，能有效地调整透镜的角度和位置，使透镜可以更加准确的放置在激光器中。方形块318的截面与透镜的大小一致，使得透镜夹具底部面积与透镜大小一致，方便透镜夹具吸取透镜后在料盘505的矩形孔内贴靠调整。通过透镜夹具机构与物料盘机构5配合使用，完成透镜的吸取和放置。

如图6-10所示，本实施例中的下夹具装置4包括支架、以及设置在支架上方的蝶形半导体激光器401(图11示出了蝶形半导体激光器的立体结构示意图)、激光器放置槽411、第一上电板夹具402、第二上电板夹具403、上电板405、下夹具夹紧气缸406、下夹具夹头410、上电板夹具滑轨404、第一上电板夹具微型气缸407、固定限位块413以及弹簧414，所述上电板夹具滑轨404有四个呈两组布置，每组中的两个上电板夹具滑轨404相互平行，每个上电板夹具滑轨404上均设置有一个上电板夹具滑块415，所述第一上电板夹具402和第二上电板夹具403分别连接两组上电板夹具滑轨404上的上电板夹具滑块415，在所述第一上电板夹具402和第二上电板夹具403各自的中间部位分别安装上电板405，所述激光器放置槽411设置在所述第一上电板夹具402和第二上电板夹具403之间；第一上电板夹具微型气缸407设置在第一上电板夹具402远离激光放置槽的一侧，所述固定限位块413设置在第一上电板夹具402靠近激光放置槽的一侧，所述第一上电板夹具微型气缸407的活塞杆套设弹簧414后再穿过第一上电板夹具402上的通孔并顶在固定限位块413上；所述下夹具夹紧气缸406与下夹具夹头410连接，所述下夹具夹紧气缸406能带动下夹具夹头410水平移动以夹住蝶形半导体激光器401。所述下夹具夹紧气缸406设置在激光器放置槽411的下方，所述下夹具夹头410设置在第一上电板夹具402一侧。

进一步的，所述激光器放置槽411的底面呈矩形，并且在矩形的三条边上各设有突出于底面的一个定位面412，分别为靠近第二上电板夹具403一侧的一条边以及垂直于第二上电板夹具403的两条边；所述激光器放置槽411靠近第一上电板夹具402一侧不设置定位面412(如图7所示)。

进一步的，所述支架的下方安装有绕X轴角位台408，所述绕绕X轴角位套的一侧设置有角位台驱动电机409，所述角位台驱动电机409能驱动所述绕X轴角位台408运动以实现角度调整。更优选的，所述绕X轴角位台408的调整角度范围为+10°。

所述下夹具装置的工作原理如下：将所述蝶形半导体激光器401放置在所述激光器放置槽411内，通过所述下夹具夹紧气缸406的驱动，控制下夹具夹头410水平移动，夹住蝶形半导体激光器401，使蝶形半导体激光器401固定在激光器放置槽411内。蝶形半导体激光器401通过激光器放置槽411的三个定位面412进行定位。蝶形半导体激光器401的两侧设置有多根引脚，所述上电板夹具滑轨404的上方设置有上电板夹具滑块415，所述第一上电板夹具402和第二上电板夹具403各自的两端分别固定在上电板夹具滑块415(上电板夹具滑块415也有四个，分为两组)上，在第一上电板夹具402和第二上电板夹具403各自的中间固定安装有上电板405，所述第一上电板夹具微型气缸407固定安装在第一上电板夹具402的底部，所述第一上电板夹具微型气缸407的活塞杆穿过第一上电板夹具402顶在固定限位块413上，所述第一上电板夹具微型气缸407在工作时，活塞杆伸出气缸，由于固定限位块413的作用，带动第一上电板夹具402反向运动(即远离激光器放置槽411方向运动)，在将蝶形半导体激光器401放置好后，所述第一上电板微型气缸停止工作，所述第一上电板夹具402在弹簧414的作用下回到原位，带动第一上电板夹具402上的上电板与蝶形半导体激光器401的一侧引脚相接触，然后再手动推动第二上电板夹具403，是第二上电板夹具403上的上电板与蝶形半导体激光器401的另一侧引脚接触，从而实现给蝶形半导体激光器401上电的功能。

本实施例的光纤自动调角焊接装置用于蝶形半导体激光器自动耦合封装设备(如图12-13所示)，该蝶形半导体激光器自动耦合封装设备包括立柱6、横梁8、以及设置在底座7上的光纤夹具1、透镜夹具机构3、下夹具装置4、物料盘机构5、以及激光功率计，在所述横梁8上设置有光纤自动调角焊接装置2，所述光纤夹具1、透镜夹具机构3相对设置，在所述光纤夹具1与透镜夹具机构3之间设置所述下夹具装置4，在所述下夹具装置4一侧设置所述物料盘机构5以方便所述透镜夹具机构3获取所述物料盘机构5上的透镜；所述光纤夹具1、透镜夹具机构3、以及光纤自动调角焊接装置2均能够进行位置调整以实现蝶形半导体激光器的准确耦合封装。

本发明中的透镜夹具机构、物料盘机构以及下夹具装置等均通过控制系统控制(可以是电脑，通过电脑程序控制)，实现自动化控制，能够显著地提升工作效率以及动作的准确度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构，包括透镜夹具位置调整装置和透镜夹具，其特征在于：所述透镜夹具通过夹具转接板固定在所述透镜夹具位置调整装置上；所述透镜夹具整体呈T字形，所述透镜夹具的一端设有透镜吸附孔，在所述透镜夹具的另一端设置有吸气管连接孔，所述吸气管连接孔与透镜吸附孔从透镜夹具的内部相连通；通过连接在吸气管连接孔上的吸气管，使透镜吸附孔处形成负压，从而将透镜吸附在夹具上；所述夹具转接板有两个，分别为第一夹具转接板和第二夹具转接板，所述第一夹具转接板的一端与所述透镜夹具位置调整装置固定连接，所述第一夹具转接板的另一端与第二夹具转接板的一端连接，所述第二夹具转接板的另一端与所述透镜夹具相连接；所述第二夹具转接板与所述透镜夹具相连接的面具有一定的预设角度，呈斜面；所述透镜夹具位置调整装置包括透镜夹具机构的滑轨，透镜夹具机构的滑块，滑块驱动电机，从下至上依次设置在透镜夹具机构的滑块上的X轴方向运动平台、Y轴方向运动平台、Z轴转接板和Z轴方向运动平台，设置在Z轴方向运动平台一侧的绕Z轴角位台和绕Y轴角位台，设置在所述绕Y轴角位台一侧的纵向运动气缸，所述纵向运动气缸与所述第一夹具转接板固定连接，用于驱动透镜夹具纵向运动。

2.如权利要求1所述的用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构，其特征在于：所述透镜夹具上靠近透镜吸附孔的一端呈方形块，所述吸附孔为多个，均匀分布在所述方形块末端的平面上。

3.如权利要求1所述的用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构，其特征在于：所述预设角度为3.8°。

4.一种与权利要求1-3任一项所述的用于蝶形半导体激光器自动耦合封装的透镜夹具机构配合使用的物料盘机构，其特征在于：包括物料盘机构的滑轨、物料盘机构的滑块、滑块驱动电动机、Z轴向运动平台、水平旋转平台、料盘安装座和料盘，所述Z轴向运动平台安装在物料盘机构的滑块上，所述水平旋转平台安装在Z轴向运动平台上，在水平旋转平台的上方安装有料盘安装座，所述料盘安装座的一侧开设有安装座限位槽，料盘过盈配合安装在安装座限位槽内；所述水平旋转平台的一侧设置有能控制水平旋转平台的旋转角度的旋钮，所述滑块驱动电动机能够驱动物料盘机构的滑块在物料盘机构的滑轨上移动。

5.如权利要求4所述的物料盘机构，其特征在于：所述料盘呈矩形，所述料盘的中间均匀设置有多个透镜放置槽，所述料盘四周的角落部位设置有四个矩形孔，所述矩形孔的大小足够使透镜夹具上的方形块穿过。

6.如权利要求5所述的物料盘机构，其特征在于：在每个所述透镜放置槽的下方还设置有退料孔。

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