CN111884038B - 阵列半导体激光器反射镜耦合装置 - Google Patents

阵列半导体激光器反射镜耦合装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种阵列半导体激光器反射镜耦合装置，包括：夹具单元、物料单元、探针单元、点胶单元、检测单元和积分球光谱仪测试系统，所述探针单元和点胶单元相对设置在所述物料单元两侧，所述夹具单元与所述物料单元呈45°角，所述夹具单元设置在所述物料单元的一侧，所述检测单元设置在所述物料单元的一端；所述物料单元用于放置阵列半导体激光器，所述探针单元用于对所述阵列半导体激光器上电，所述夹具单元用于夹持上料反射镜，所述点胶单元用于对所述阵列半导体激光器点胶与固化。本发明结构设计合理，自动化程度高，能够通过算法实现反射镜的自动耦合与安装，耗时短速度快，有效提高了反射镜耦合效率，降低了操作人员的人身安全风险。

Description

阵列半导体激光器反射镜耦合装置
技术领域
本发明涉及半导体激光器技术领域，特别涉及一种阵列半导体激光器反射镜耦合装置。
背景技术
半导体激光器具有体积小，重量轻，效率高，寿命长等诸多有点，其在国民经济的各方面起着越来越重要的作用；随着实际工程的发展，对于半导体激光器的输出功率要求越来越高，为了获得高输出功率需要采用阵列半导体激光器，即将多个半导体激光器线状集成在同一个载体上，通过光学元件将每个半导体激光器产生的激光汇聚到一起。
反射镜是阵列半导体激光器的光学元件中极为重要的一个，其负责将每个半导体激光器的光反射至同一方向，反射镜的耦合精度直接影响到阵列半导体激光器的质量；现有的阵列半导体激光器的反射镜通常采用人工操作的方式进行耦合，操作人员需要提前给半导体激光器上电，使其发射激光，随后利用器具将反射镜设置在光路上，通过细微的调整使得激光照射向指定角度，在确定好耦合位置后还需要通过胶体令反射镜固定在载体上，整个过程工序繁琐且耗时长，且在整个过程中需要保证反射镜不会被污染，否则极易影响到激光的反射质量，若半导体激光器的功率过高还有可能对操作人员的人身安全造成影响。
发明内容
本发明提供了一种阵列半导体激光器反射镜耦合装置，其目的是为了解决人工耦合反射镜工序繁琐、效率低下，人员人身安全受影响等问题。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种阵列半导体激光器反射镜耦合装置，包括：夹具单元、物料单元、探针单元、点胶单元、检测单元和积分球光谱仪测试系统，所述探针单元和点胶单元相对设置在所述物料单元两侧，所述夹具单元与所述物料单元呈45°角，所述夹具单元设置在所述物料单元的一侧，所述检测单元设置在所述物料单元的一端；所述物料单元用于放置阵列半导体激光器，所述探针单元用于对所述阵列半导体激光器上电，所述夹具单元用于夹持上料反射镜，所述点胶单元用于对所述阵列半导体激光器点胶与固化。
其中，所述夹具单元包括第一直线运动平台、第二直线运动平台、第三直线运动平台、第一旋转运动平台、第二旋转运动平台、料盘和反射镜夹具；所述第一直线运动平台与所述物料单元呈45°角设置，所述第二直线运动平台设置在所述第一直线运动平台的滑台上，所述第三直线运动平台竖直设置在所述第二直线运动平台的滑台上，所述第一旋转运动平台设置在所述第三直线运动平台的滑台上，所述第二旋转运动平台设置在所述第一旋转运动平台的滑台上，所述反射镜夹具通过一夹具支撑座设置在所述第二旋转运动平台的前端，所述夹具支撑座上竖直设置有一料盘支撑座，所述料盘活动地设置在所述料盘支撑座上。
其中，所述料盘设置有中部通道，所述中部通道用于装填所述反射镜，所述料盘下部设置有一下料调整件，所述下料调整件上穿设有一调节旋钮，所述调节旋钮的杆体穿设在所述中部通道内。
其中，所述夹具支撑座上还设置有一下料气缸，所述下料气缸的推杆设置在所述料盘的底部后方，所述反射镜夹具设置有一夹具步进电机，所述夹具步进电机设置在所述夹具支撑座的一侧，所述夹具支撑座的另一侧设置有一吸嘴夹具，所述吸嘴夹具固定设置在所述夹具步进电机的转轴上，所述吸嘴夹具上设置有气嘴和吸嘴，所述气嘴与吸嘴相互连通。
其中，所述物料单元包括物料底部运动平台、物料竖直运动平台和物料底座，所述物料竖直运动平台竖直设置在所述物料底部运动平台上，所述物料底座固定设置在所述物料竖直运动平台上，所述物料底座设置有吸盘和压力传感器，所述物料底座的顶部设置有底座盖板，所述底座盖板上开设有吸盘通孔。
其中，所述物料底座设置有激光挡板和定位板。
其中，所述探针单元包括探针直线运动气缸、探针升降气缸、第一探针支座、第二探针支座和探针，所述探针升降气缸通过一气缸支座设置在所述探针直线运动气缸上，所述第一探针支座竖直设置在所述探针升降气缸的顶部，所述第二探针支座平行于水平面设置在所述第一探针探针支座上，所述探针设置在所述第二探针支座上。
其中，所述点胶单元包括点胶底座、三维手动平台、气缸夹持座、点胶气缸、胶筒夹持座和胶筒，所述点胶底座设置在所述物料单元的一侧，所述三维手动平台设置在所述点胶底座上方，所述气缸夹持座设置在所述三维手动平台的顶面，所述点胶气缸以预设角度设置在所述气缸夹持座上，所述胶筒通过所述胶筒夹持座固定设置在所述点胶气缸上。
其中，所述点胶单元还包括第一UV灯支座、第二UV灯支座、第三UV灯支座和UV灯，所述第一UV灯支座竖直设置在所述第一探针支座上，所述第二UV灯支座转动地设置在所述第一UV灯支座上，所述UV灯通过所述第三UV灯支座设置在所述第二UV灯支座上。
其中，所述检测单元设置有检测气缸，所述检测气缸设置在所述物料单元的一端，所述检测气缸上方设置有检测三维手动平台，所述检测三维手动平台的顶面设置有一检测支撑座，光束分析仪设置在所述检测支撑座上，所述积分球连接有一探头，所述探头设置在所述检测支撑座上。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，设置有夹具单元、物料单元、探针单元、点胶单元以及检测单元，操作人员人工对料盘上料反射镜，探针单元会逐一对每个半导体激光器进行上电使其发射激光，物料单元会通过吸嘴吸取单个反射镜并将其耦合至合适位置，通过反射镜反射的激光由检测单元进行检测，其中通过光束分析仪判断反射镜设置角度是否偏差，通过积分球检测每个激光器反射后的功率是否达标。本发明结构设计合理，自动化程度高，能够通过算法实现反射镜的自动耦合与安装，耗时短速度快，有效提高了耦合效率，降低了操作人员的人身安全风险。
附图说明
图1为本发明的阵列半导体激光器反射镜耦合装置的结构示意图；
图2为本发明的阵列半导体激光器反射镜耦合装置的夹具单元示意图；
图3为本发明的阵列半导体激光器反射镜耦合装置的夹具单元局部示意图；
图4为本发明的阵列半导体激光器反射镜耦合装置的物料单元示意图；
图5为本发明的阵列半导体激光器反射镜耦合装置的物料单元局部示意图一；
图6为本发明的阵列半导体激光器反射镜耦合装置的物料单元局部示意图二；
图7为本发明的阵列半导体激光器反射镜耦合装置的探针单元结构示意图；
图8为本发明的阵列半导体激光器反射镜耦合装置的点胶单元结构示意图；
图9为本发明的阵列半导体激光器反射镜耦合装置的检测单元结构示意图。
【附图标记说明】
1-夹具单元；2-物料单元；3-探针单元；4-点胶单元；5-检测单元；6-积分球光谱仪测试系统；101-第一直线运动平台；102-第二直线运动平台；103-第三直线运动平台；104-第一旋转运动平台；105-第二旋转运动平台；106-料盘；106a-中部通道；106b-下料调整件；106c-调节旋钮；107-夹具支撑座；108-料盘支撑座；108a-磁铁容置孔；109-下料气缸；110-夹具步进电机；111-吸嘴夹具；111a-气嘴；111b-吸嘴；112-限位旋钮；113-限位传感器；114-感应片；201-阵列半导体激光器；202-物料底部运动平台；203-物料竖直运动平台；204-物料底座；205-吸盘；206-底座盖板；207-压力传感器；208-激光挡板；209-定位板；210-吸盘支撑座；301-探针直线运动气缸；302-探针升降气缸；303-第一探针支座；304-第二探针支座；305-探针；306-气缸支座；401-点胶底座；402-三维手动平台；403-气缸夹持座；404-点胶气缸；405-胶筒夹持座；406-胶筒；407-第一UV灯支座；408-第二UV灯支座；409-第三UV灯支座；410-UV灯；501-光束分析仪；502-检测气缸；503-检测三维手动平台；504-检测支撑座；601-探头。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的问题，提供了一种阵列半导体激光器反射镜耦合装置。
如图1和图4所示，本发明的实施例提供了一种阵列半导体激光器反射镜耦合装置，包括：夹具单元1、物料单元2、探针单元3、点胶单元4、检测单元5和积分球光谱仪测试系统6，所述探针单元3和点胶单元4相对设置在所述物料单元2两侧，所述夹具单元1与所述物料单元2呈45°角，所述夹具单元1设置在所述物料单元2的一侧，所述检测单元5设置在所述物料单元2的一端；所述物料单元2用于放置阵列半导体激光器201，所述探针单元3用于对所述阵列半导体激光器201上电，所述夹具单元1用于夹持上料反射镜，所述点胶单元4用于对所述阵列半导体激光器201点胶与固化。
本发明上述实施例所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，所述反射镜预先存放在所述夹具单元1；当启动设备时，所述探针单元3会对放置在所述物料单元2的所述阵列半导体激光器201一端的激光器芯片通电，激光器芯片通电发射激光，所述夹具单元1会装夹所述反射镜移动至光路上进行耦合，经过所述反射镜反射的激光会射向所述检测单元5的检测端，通过所述光束分析仪501确认反射镜耦合的角度是否正确，通过所述积分球光谱仪测试系统6确认经过反射的激光功率是否达标，耦合完成后，所述点胶单元4会在耦合处点上固化胶，所述反射镜能够通过UV胶固化安装在阵列半导体激光器201，当完成一处反射镜的安装后，所述物料单元2会移动开始下一处反射镜耦合。
如图2、图3所示，所述夹具单元包括第一直线运动平台101、第二直线运动平台102、第三直线运动平台103、第一旋转运动平台104、第二旋转运动平台105、料盘106和反射镜夹具；所述第一直线运动平台101与所述物料单元2呈45°角设置，所述第二直线运动平台102设置在所述第一直线运动平台101的滑台上，所述第三直线运动平台103竖直设置在所述第二直线运动平台102的滑台上，所述第一旋转运动平台104设置在所述第三直线运动平台103的滑台上，所述第二旋转运动平台105设置在所述第一旋转运动平台104的滑台上，所述反射镜夹具通过一夹具支撑座107设置在所述第二旋转运动平台105的前端，所述夹具支撑座107上竖直设置有一料盘支撑座108，所述料盘106活动地设置在所述料盘支撑座108上。
本发明上述实施例所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，所述第一直线运动平台101和第二直线运动平台102的运动方向相互垂直，所述第三直线运动平台103的运动方向垂直于水平面，所述第一旋转运动平台104和第二旋转运动平台105能够令所述反射镜夹具在一定范围内自由旋转以提高耦合效率，由于所述第一直线运动平台101与所述物料单元2呈45°角设置，所述反射镜在通过所述反射镜夹具夹持运动到所述阵列半导体激光器上时便已经大致达到了耦合的角度范围附近。
其中，所述料盘106设置有中部通道106a，所述中部通道106a用于装填所述反射镜，所述料盘106下部设置有一下料调整件106b，所述下料调整件106b上穿设有一调节旋钮106c，所述调节旋钮106c的杆体穿设在所述中部通道106a内。
本发明上述实施例所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，所述料盘支撑座108底部设置有定位凸起，所述料盘支撑座108上开设有磁铁容置孔108a，所述磁铁容置孔108a内设置有磁铁，所述料盘106能被所述料盘支撑座108所吸附并通过所述定位凸起快速安装；所述料盘106上的中部通道106a的形状与所述反射镜形状相匹配，所述中部通道106a能够容纳多个所述反射镜；当需要所述反射镜下料时通过调整所述调节旋钮106c令其杆体移出所述中部通道，从而令所述反射镜顺利落下。
其中，所述夹具支撑座107上还设置有一下料气缸109，所述下料气缸109的推杆设置在所述料盘106的底部后方，所述反射镜夹具设置有一夹具步进电机110，所述夹具步进电机110设置在所述夹具支撑座107的一侧，所述夹具支撑座107的另一侧设置有一吸嘴夹具111，所述吸嘴夹具111固定设置在所述夹具步进电机110的转轴上，所述吸嘴夹具111上设置有气嘴111a和吸嘴111b，所述气嘴111a与吸嘴111b相互连通。
所述夹具支撑座107上设置有限位旋钮112和限位传感器113，所述吸嘴夹具111上设置有一感应片114，所述限位旋钮112的杆体抵设在所述吸嘴夹具111的结束位置。
本发明上述实施例所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，所述吸嘴夹具111内部开设有气腔，所述气腔令所述气嘴111a与吸嘴111b连通，所述气嘴111a提前接通负压，由于所述气嘴111a与吸嘴111b连通，所述吸嘴111b具有吸附能力，当所述反射镜落下时，所述下料气缸109会通过其推杆将所述反射镜推到所述吸嘴111b上并吸附固定，所述夹具步进电机110会带动所述吸嘴夹具111旋转，使得所述反射镜旋转至所述阵列半导体激光器201的上方，同时所述感应片114会触发所述限位传感器113，即说明所述吸嘴已经垂直向下，所述限位旋钮112能够通过杆体硬限位防止所述吸嘴夹具111旋转过头。
如图4、图5和图6所示，所述物料单元包括物料底部运动平台202、物料竖直运动平台203和物料底座204，所述物料竖直运动平台203竖直设置在所述物料底部运动平台202上，所述物料底座204固定设置在所述物料竖直运动平台203上，所述物料底座204设置有吸盘205和压力传感器207，所述物料底座204的顶部设置有底座盖板206，所述底座盖板206上开设有吸盘通孔。
其中，所述物料底座206设置有激光挡板208和定位板209。
本发明上述实施例所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，所述吸盘205通过一设置在所述物料底座204底部的吸盘支撑座210固定，所述阵列半导体激光器201通过所述定位板209和吸盘205快速安装在所述物料单元2上，由于所述阵列半导体激光器201上的激光器芯片呈阶梯状排列，为了让每一道激光走过的光路长度相同，并且激光最终照射在相同位置方便所述检测单元5检测，所述物料单元2需要通过所述物料底部运动平台202和物料竖直运动平台203调整位置；由于所述阵列半导体激光器201的输出功率较高，所述激光挡板208能够阻挡激光照射方向防止损坏设备；所述压力传感器207设置在所述底座盖板206下方，当所述反射镜通过所述夹具单元1放置在所述阵列半导体激光器201上时，所述压力传感器207会接收到压力，从而说明所述反射镜已经与阵列半导体激光器201发生接触。
如图7所示，所述探针单元包括探针直线运动气缸301、探针升降气缸302、第一探针支座303、第二探针支座304和探针305，所述探针升降气缸302通过一气缸支座306设置在所述探针直线运动气缸301上，所述第一探针支座303竖直设置在所述探针升降气缸302的顶部，所述第二探针支座304平行于水平面设置在所述第一探针探针支座303上，所述探针305设置在所述第二探针支座304上。
本发明上述实施例所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，所述探针305共设置有两根分别为正极探针和负极探针，在其分别接触到激光器芯片上的正负极时能够令所述激光器芯片发射激光；所述探针直线运动气缸301用于令所述探针305靠近或远离所述物料单元2，所述探针升降气缸302能够控制所述探针305的高度。
如图7和图8所示，所述点胶单元4包括点胶底座401、三维手动平台402、气缸夹持座403、点胶气缸404、胶筒夹持座405和胶筒406，所述点胶底座401设置在所述物料单元2的一侧，所述三维手动平台402设置在所述点胶底座401上方，所述气缸夹持座403设置在所述三维手动平台402的顶面，所述点胶气缸404以预设角度设置在所述气缸夹持座403上，所述胶筒406通过所述胶筒夹持座405固定设置在所述点胶气缸404上。
其中，所述点胶单元4还包括第一UV灯支座407、第二UV灯支座408、第三UV灯支座409和UV灯410，所述第一UV灯支座407竖直设置在所述第一探针支座303上，所述第二UV灯支座408转动地设置在所述第一UV灯支座407上，所述UV灯410通过所述第三UV灯支座409设置在所述第二UV灯支座408上。
本发明上述实施例所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，所述点胶单元4的功能包括点胶和固化，其中点胶功能通过所述胶筒406实现，所述三维手动平台402通过手动调整对所述胶筒406位置进行调节，所述点胶气缸404呈斜向下45°角设置，当所述反射镜完成耦合后，所述胶筒406能够通过所述点胶气缸404实现快速下降，所述胶筒406的针头能够直接向耦合处进行点胶；所述UV灯410设置在所述胶筒406的对面，所述UV灯410能够通过所述第二UV灯支座408、第三UV灯支座409手动调整角度，当所述胶筒406点胶完成，所述UV灯410会发射紫外线令所述胶体固化。
如图9所示，所述检测单元5设置有检测气缸502，所述检测气缸502设置在所述物料单元2的一端，所述检测气缸502上方设置有检测三维手动平台503，所述检测三维手动平台503的顶面设置有一检测支撑座504，光束分析仪501设置在所述检测支撑座504上，所述积分球光谱仪测试系统6连接有一探头601，所述探头601设置在所述检测支撑座504上。
本发明上述实施例所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，所述检测单元5的位置通过所述检测三维手动平台503提前调节完毕，当所述反射镜移动到光路上时，其反射光线直接照射在所述光束分析仪501上，所述光束分析仪501能够通过光斑的位置和大小判断所述反射镜的耦合位置是否正确，随后所述检测气缸502会驱动所述检测支撑座504移动，从而令所述探头601移动到之前所述光束分析仪501所在的位置，通过所述探头601接收激光，利用所述积分球光谱仪测试系统6检测所述激光的功率，从而判断发射后的激光是否达到指定的功率范围。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种阵列半导体激光器反射镜耦合装置，其特征在于，包括：夹具单元、物料单元、探针单元、点胶单元、检测单元和积分球光谱仪测试系统，所述探针单元和点胶单元相对设置在所述物料单元两侧，所述夹具单元与所述物料单元呈45°角，所述夹具单元设置在所述物料单元的一侧，所述检测单元设置在所述物料单元的一端；所述物料单元用于放置阵列半导体激光器，所述探针单元用于对所述阵列半导体激光器上电，所述夹具单元用于夹持上料反射镜，所述点胶单元用于对所述阵列半导体激光器点胶与固化；所述探针单元包括探针直线运动气缸、探针升降气缸、第一探针支座、第二探针支座和探针，所述探针升降气缸通过一气缸支座设置在所述探针直线运动气缸上，所述第一探针支座竖直设置在所述探针升降气缸的顶部，所述第二探针支座平行于水平面设置在所述第一探针支座上，所述探针设置在所述第二探针支座上。
2.根据权利要求1所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，其特征在于，所述夹具单元包括第一直线运动平台、第二直线运动平台、第三直线运动平台、第一旋转运动平台、第二旋转运动平台、料盘和反射镜夹具；所述第一直线运动平台与所述物料单元呈45°角设置，所述第二直线运动平台设置在所述第一直线运动平台的滑台上，所述第三直线运动平台竖直设置在所述第二直线运动平台的滑台上，所述第一旋转运动平台设置在所述第三直线运动平台的滑台上，所述第二旋转运动平台设置在所述第一旋转运动平台的滑台上，所述反射镜夹具通过一夹具支撑座设置在所述第二旋转运动平台的前端，所述夹具支撑座上竖直设置有一料盘支撑座，所述料盘活动地设置在所述料盘支撑座上。
3.根据权利要求2所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，其特征在于，所述料盘设置有中部通道，所述中部通道用于装填所述反射镜，所述料盘下部设置有一下料调整件，所述下料调整件上穿设有一调节旋钮，所述调节旋钮的杆体穿设在所述中部通道内。
4.根据权利要求3所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，其特征在于，所述夹具支撑座上还设置有一下料气缸，所述下料气缸的推杆设置在所述料盘的底部后方，所述反射镜夹具设置有一夹具步进电机，所述夹具步进电机设置在所述夹具支撑座的一侧，所述夹具支撑座的另一侧设置有一吸嘴夹具，所述吸嘴夹具固定设置在所述夹具步进电机的转轴上，所述吸嘴夹具上设置有气嘴和吸嘴，所述气嘴与吸嘴相互连通。
5.根据权利要求1所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，其特征在于，所述物料单元包括物料底部运动平台、物料竖直运动平台和物料底座，所述物料竖直运动平台竖直设置在所述物料底部运动平台上，所述物料底座固定设置在所述物料竖直运动平台上，所述物料底座设置有吸盘和压力传感器，所述物料底座的顶部设置有底座盖板，所述底座盖板上开设有吸盘通孔。
6.根据权利要求5所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，其特征在于，所述物料底座设置有激光挡板和定位板。
7.根据权利要求1所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，其特征在于，所述点胶单元包括点胶底座、三维手动平台、气缸夹持座、点胶气缸、胶筒夹持座和胶筒，所述点胶底座设置在所述物料单元的一侧，所述三维手动平台设置在所述点胶底座上方，所述气缸夹持座设置在所述三维手动平台的顶面，所述点胶气缸以预设角度设置在所述气缸夹持座上，所述胶筒通过所述胶筒夹持座固定设置在所述点胶气缸上。
8.根据权利要求7所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，其特征在于，所述点胶单元还包括第一UV灯支座、第二UV灯支座、第三UV灯支座和UV灯，所述第一UV灯支座竖直设置在所述第一探针支座上，所述第二UV灯支座转动地设置在所述第一UV灯支座上，所述UV灯通过所述第三UV灯支座设置在所述第二UV灯支座上。
9.根据权利要求1所述的阵列半导体激光器反射镜耦合装置，其特征在于，所述检测单元设置有检测气缸，所述检测气缸设置在所述物料单元的一端，所述检测气缸上方设置有检测三维手动平台，所述检测三维手动平台的顶面设置有一检测支撑座，光束分析仪设置在所述检测支撑座上，所述积分球连接有一探头，所述探头设置在所述检测支撑座上。
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