CN113745966B - 阵列式反射镜自动耦合封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体激光器技术领域，特别涉及一种阵列式反射镜自动耦合封装方法，包括如下步骤：反射镜按预设的姿态上料并定位；拾取反射镜并检测拾取定位精度；将反射镜移动至光器件的耦合位置完成耦合，通过检测光器件的光功率确认耦合精度；对反射镜点胶固化；重复上述步骤完成多个反射镜的耦合封装。本发明将反射镜从料盘中拾取后检测确认拾取精度，确保反射镜拾取定位的准确性，再移动至耦合位置完成耦合封装，通过检测光功率的方式确认耦合精度，使光器件上阵列式分布的反射镜能依次耦合封装，提升了耦合封装的效率及质量。

Description

阵列式反射镜自动耦合封装方法

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，特别涉及一种阵列式反射镜自动耦合封装方法。

背景技术

半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长等特点，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。为了提高输出功率，通常将多个发光单元集成在同一个载体上，通过反射镜使各个发光单元产生的激光反射并汇聚到一起，形成集束而提高整体出射功率。

反射镜是半导体激光器的重要元件，其耦合精度直接影响半导体激光器的封装质量。现有技术中存在自动化程度高的耦合封装技术，将反射镜依次与发光单元耦合，改变了先前依靠人工或自动化程度低的设备耦合封装带来的工序繁琐、耦合效率低、质量不稳定等问题。由于反射镜的尺寸较小，其上料至料盘中的位置可能出现偏差，导致对反射镜拾取时的定位精度降低，造成耦合精度的降低甚至耦合失败，需要对此进行改进。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种能有效提升阵列式反射镜耦合封装精度及质量的方案。

为了达到上述目的，本发明提供了一种阵列式反射镜自动耦合封装方法，具体包括如下步骤：

S1、反射镜按预设的姿态上料并定位；

S2、拾取反射镜并检测拾取定位精度；

S3、将反射镜移动至光器件的耦合位置完成耦合，通过检测光器件的光功率确认耦合精度；

S4、对反射镜点胶固化；

S5、重复S2-S4完成多个反射镜的耦合封装。

进一步地，S1中通过料盘将反射镜上料，依靠料盘的料槽结构使反射镜矩阵排列且姿态保持一致。

进一步地，S2和S3中通过多自由度的反射镜夹具拾取反射镜。

进一步地，S2中采用视觉检测相机检测反射镜相对于反射镜夹具的位置。

进一步地，所述视觉检测相机至少设置三个，分别从X轴、Y轴和Z轴方向对反射镜视觉检测，所述X轴、所述Y轴以及所述Z轴两两相互垂直，所述反射镜夹具的夹头与反射镜的形状相对应，所述视觉检测相机通过检测反射镜相对于夹头的基准点偏差确认拾取定位精度。

进一步地，步骤S2包括如下子步骤：

S21、反射镜夹具拾取反射镜并移动至检测点；

S22、视觉检测相机确认反射镜相对于夹头拾取定位的偏差；

S23、反射镜夹具将反射镜放置于中转位置；

S24、反射镜夹具调整拾取姿态后对反射镜二次拾取。

进一步地，所述中转位置位于光器件外侧的平台上，所述反射镜夹具将反射镜放置于平台后，先向上抬升预设的距离，再微调修正姿态，最后向下移动预设的距离后二次拾取反射镜。

进一步地，当反射镜的耦合精度达标后，反射镜夹具带动反射镜抬升一段距离，点胶组件对耦合位置点胶，随后反射镜夹具带动反射镜返回至原位置并重新耦合，当耦合精度再次达标后确认点胶合格。

进一步地，S3中光功率检测通过光功率积分球系统完成，所述光功率积分球系统对准光器件的出射光束。

进一步地，对第N个反射镜耦合检测光功率时，光功率积分球系统检测的光功率与实时标准功率对比，所述实时标准功率为标准功率的N倍，所述标准功率对应单个反射镜。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明提供的阵列式反射镜自动耦合封装方法，将反射镜从料盘中拾取后检测确认拾取精度，确保反射镜拾取定位的准确性，再移动至耦合位置完成耦合封装，通过检测光功率的方式确认耦合精度，使光器件上阵列式分布的反射镜能依次耦合封装，提升了耦合封装的效率及质量；

本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例2的整体结构示意图；

图2为本发明实施例2的光器件示意图。

【附图标记说明】

100-光器件；101-反射镜；102-发光单元；200-夹具组件；201-夹具运动模组；202-吸附夹头；300-装料组件；301-料盘；302-卡槽；400-器件夹持组件；401-器件夹持平台；402-器件夹持槽；403-光功率积分球系统；500-点胶组件。

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。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

为了简单说明，该方法或规则作为一系列操作来描绘或描述，其目的既不是对实验操作进行穷举，也不是对实验操作的次序加以限制。例如，实验操作可以各种次序进行和/或同时进行，并包括其他再次没有描述的实验操作。此外，所述的步骤不都是在此描述的方法和算法所必备的。本领域技术人员可以认识和理解，这些方法和算法可通过状态图或项目表示为一系列不相关的状态。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1：

本发明的实施例1提供了一种阵列式反射镜自动耦合封装方法，包括如下步骤：

S1、反射镜按预设的姿态上料并定位；其中，通过料盘将反射镜上料，依靠料盘的料槽结构使反射镜矩阵排列且姿态保持一致，便于反射镜夹具精准定位各个拾取点并拾取反射镜。由于耦合精度要求高，因此料盘中反射镜的摆放相对来说是具有偏差的，可能会造成拾取定位的偏差，影响耦合精度。

S2、反射镜夹具移动至料盘的各个拾取点拾取反射镜，检测确认拾取定位精度；其中，反射镜夹具具有多个高精度的位移自由度，既能将反射镜从料盘移动至耦合封装位置，也能在各个对应的位置微调，以调整拾取姿态或反射镜耦合姿态。

S3、将反射镜移动至光器件的耦合位置完成耦合，采用检测光器件光功率的方式确认耦合精度，当光功率超过标准值时表明耦合精度已经达标。

S4、依靠点胶组件对反射镜点胶、固化组件对反射镜固化；其中，在反射镜的耦合精度达标后，反射镜夹具带动反射镜抬升一段距离，点胶组件对耦合位置点胶，随后反射镜夹具带动反射镜返回至原位置并重新耦合，当耦合精度再次达标后确认点胶合格，避免点胶后胶液对反射镜造成影响，降低了耦合精度和封装质量。

S5、重复S2-S4，使光器件上的各个反射镜封装位置均完成反射镜的耦合封装，形成反射镜的阵列式组合。

在本实施例中，采用视觉检测相机检测反射镜相对于反射镜夹具的位置。其中，视觉检测相机设置三个，分别从X轴、Y轴和Z轴方向对反射镜视觉检测，X轴、Y轴以及Z轴即两两相互垂直的三坐标轴。反射镜夹具的夹头与反射镜的形状相对应，依靠真空吸附的方式将反射镜拾取，视觉检测相机通过检测反射镜相对于夹头的基准点偏差确认拾取定位精度，并作为后续反射镜夹具微调的依据。

具体地，反射镜夹具拾取料盘中的反射镜，先移动至一检测点，视觉检测相机确认反射镜相对于夹头拾取定位的偏差并判断需要修正后，反射镜夹具将反射镜放置于中转位置，调整拾取姿态后对反射镜二次拾取。本实施例中中转位置位于光器件外侧的平台上，反射镜夹具以及反射镜在拾取点视觉检测并确认偏差后，反射镜夹具将反射镜放置于平台上表面，然后反射镜夹具向上抬升预设的距离，使夹头具备微调空间，再微调修正姿态，最后向下移动同样的距离后二次拾取反射镜，使反射镜相对于夹头的位置被修正，确保后续的耦合过程可靠进行。

在本实施例中，光功率检测通过光功率积分球系统完成，光功率积分球系统对准光器件的出射光束，可通过出口光纤等方式将出射光束引入光功率积分球系统。

由于光器件的发光单元通常是依次排列分布的，且反射镜是依次完成耦合的，因此当第一个反射镜耦合时，光功率积分球系统检测的光功率对应单个发光单元，而第二个反射镜耦合时，出射光束为第一个发光单元与第二个发光单元的合束，因此检测的光功率对应两个发光单元。因而本实施例中对第N个反射镜耦合检测光功率时，光功率积分球系统检测的光功率需要与实时标准功率对比，其中实时标准功率为标准功率的N倍，标准功率对应单个反射镜，也即第一个反射镜耦合检测时的实施标准功率。

实施例2：

请参阅图1-图2，本发明的实施例2提供了一种与实施例1的方法对应的阵列式反射镜自动耦合封装装置，对光器件100耦合封装，包括夹具组件200、装料组件300、器件夹持组件400、点胶组件500以及视觉检测组件。

装料组件300包括料盘301，料盘301内形成有多个卡槽302，卡槽302按矩形阵列排布，卡槽302对反射镜101的两端卡合限位，使各个反射镜101同样按矩形阵列排布并相对于料盘301的位置确定，便于夹具组件200的准确夹取。

器件夹持组件400将待耦合的光器件100夹持并定位，夹具组件200将料盘301装载的反射镜101上料至器件夹持组件400夹持的光器件100，并与对应的发光单元102完成耦合，由点胶组件500对耦合后的反射镜101点胶，再通过固化设备固化封装，视觉检测组件对反射镜101的各个步骤视觉检测及定位，以反馈控制夹具组件200的取料、调整及耦合动作。

在本实施例中，夹具组件200的整体与装料组件300、以及器件夹持组件400均是平行设置的，同时夹具组件200可以进行角度调整，其移动至装料组件300取料时与器件夹持组件400保持平行，将反射镜101取料并移动至光器件100的位置时调整预设的角度，使反射镜101与光器件100按预设的角度粗耦合。本实施例中的粗耦合角度为45度。

具体地，夹具组件200包括夹具运动模组201和与夹具运动模组201连接的吸附夹头202，吸附夹头202的底端开设有与反射镜101形状对应的吸附槽，夹具运动模组201不仅控制吸附夹头202将反射镜101从装料组件300搬运至器件夹持组件400、旋转45度等，同时控制吸附夹头202调整拾取姿态、在耦合位置的耦合动作等，依靠各个自由度的微调，使反射镜101与光器件100耦合且耦合精度满足要求。

在本实施例中，器件夹持组件400包括器件夹持平台401，器件夹持平台401上形成有器件夹持槽402，器件夹持槽402将待封装的光器件100夹持定位，可通过锁紧螺栓等将器件夹持槽402内的光器件100锁紧，确保封装过程中光器件100不会相对于器件夹持平台401松动位移。同时，器件夹持组件400还包括光功率积分球系统403，光功率积分球系统403与出射光束对准以检测出射光功率，确认耦合精度。由于发光单元102是依次排列分布的，且反射镜101是依次完成耦合的，因此当第一个反射镜101耦合时，光功率积分球系统403检测的光功率对应单个发光单元102，而第二个反射镜101耦合时，出射光束为第一个发光单元102与第二个发光单元102的合束，因此检测的光功率对应两个发光单元102，以此类推，使全部的反射镜101均完成预设精度的耦合。

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 (3)

1.一种阵列式反射镜自动耦合封装方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、反射镜按预设的姿态上料并定位；

S2、拾取反射镜并检测拾取定位精度；

S3、将反射镜移动至光器件的耦合位置完成耦合，通过检测光器件的光功率确认耦合精度；

S4、对反射镜点胶固化；

S5、重复S2-S4完成多个反射镜的耦合封装；

S2和S3中通过多自由度的反射镜夹具拾取反射镜；

S2中采用视觉检测相机检测反射镜相对于反射镜夹具的位置；

S2包括如下子步骤：

S21、反射镜夹具拾取反射镜并移动至检测点；

S22、视觉检测相机确认反射镜相对于夹头拾取定位的偏差；

S23、反射镜夹具将反射镜放置于中转位置；

S24、反射镜夹具调整拾取姿态后对反射镜二次拾取；

其中，所述中转位置位于光器件外侧的平台上，所述反射镜夹具将反射镜放置于平台后，先向上抬升预设的距离，再微调修正姿态，最后向下移动预设的距离后二次拾取反射镜；

S3中光功率检测通过光功率积分球系统完成，所述光功率积分球系统对准光器件的出射光束；

对第N个反射镜耦合检测光功率时，光功率积分球系统检测的光功率与实时标准功率对比，所述实时标准功率为标准功率的N倍，所述标准功率对应单个反射镜；

通过阵列式反射镜自动耦合封装装置对光器件耦合封装，阵列式反射镜自动耦合封装装置包括夹具组件、装料组件、器件夹持组件、点胶组件以及视觉检测组件；

器件夹持组件包括器件夹持平台，器件夹持平台上形成有器件夹持槽，器件夹持槽将待封装的光器件夹持定位，器件夹持组件还包括光功率积分球系统，光功率积分球系统与出射光束对准以检测出射光功率，确认耦合精度，当第一个反射镜耦合时，光功率积分球系统检测的光功率对应单个发光单元，而第二个反射镜耦合时，出射光束为第一个发光单元与第二个发光单元的合束，因此检测的光功率对应两个发光单元，以此类推，使全部的反射镜均完成预设精度的耦合。

2.根据权利要求1所述的阵列式反射镜自动耦合封装方法，其特征在于，S1中通过料盘将反射镜上料，依靠料盘的料槽结构使反射镜矩阵排列且姿态保持一致。

3.根据权利要求1所述的阵列式反射镜自动耦合封装方法，其特征在于，当反射镜的耦合精度达标后，反射镜夹具带动反射镜抬升一段距离，点胶组件对耦合位置点胶，随后反射镜夹具带动反射镜返回至原位置并重新耦合，当耦合精度再次达标后确认点胶合格。