CN115356861A - 一种to激光管准直整形设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种TO激光管准直整形设备及方法，该设备包括：底座；加电工装，安装在所述底座上，加电工装用于固定TO光器件以及对TO光器件供电，TO光器件上放置有透镜套环；挤压部，用于对透镜套环沿轴向压接，准直整形TO光器件射出的激光束；光束分析仪，设置在加电工装的上方，用于测量TO光器件射出的激光束的光斑大小。本发明通过将透镜套环压接至TO光器件上，通过压接调节TO光器件与透镜套环的距离，实现对TO光器件射出激光束的准直整形，避免了现有的点胶、螺纹等调节方式可能造成的污染。本发明实现了透镜套环中透镜与TO光器件的对心，能有效避免人工装配调试带来的偏心误差。

Description

一种TO激光管准直整形设备及方法

技术领域

本发明涉及光器件封装技术领域，尤其涉及一种TO激光管准直整形设备及方法。

背景技术

TO是transistor outline(晶体管外壳)的缩写，代表同轴型光器件。TO封装结构是光器件的一种封装结构，通常包括TO管座(或简称管座)、TO管帽(或简称管帽)以及内部元器件，其中，TO管座作为封装元件的底座承载内部元器件并用于连接外部，TO管帽用于可以实现光信号的整形，且TO管帽对外界具有良好的密封性能，TO管帽通常包括帽身和设置于帽身的透镜(或称为Lense)，透镜可以在接收和发送光的过程中起到聚焦的作用。

现有的光器件TO封装工艺中，目前常见的TO分为带透镜型TO和平窗型TO。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：带透镜型TO封装，芯片发光点前后的公差以及管帽与管座封装时带来的尺寸精度误差足以使光束质量(发散角)出现巨大的差异，无法进行高精度整形及耦合等操作；而且带有透镜的管帽必须在TO的封装阶段一起焊接，无法修改整形镜的参数。平窗型TO封装，现有技术采用了管座带螺纹与套筒旋转调焦，使用螺纹调焦受螺纹精度影响大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种TO激光管准直整形设备及方法，解决现有技术中TO光器件射出的激光束整形精度低的问题。

为达到上述目的，本发明的第一方面提出一种TO激光管准直整形设备，包括：

底座；

加电工装，安装在所述底座上，所述加电工装用于固定TO光器件以及对所述TO光器件供电，所述TO光器件上放置有透镜套环；

挤压部，用于对所述透镜套环沿轴向压接，准直整形所述TO光器件射出的激光束；

光束分析仪，设置在所述加电工装的上方，用于测量所述TO光器件射出的激光束的光斑大小。

根据本发明实施例的TO激光管准直整形设备，通过将透镜套环压接至TO光器件上，通过压接调节TO光器件与透镜套环的距离，实现对TO光器件射出激光束的准直整形，避免了现有的点胶、螺纹等调节方式可能造成的污染。压接的方式还可被动实现透镜套环中透镜与TO光器件的对心，能有效避免人工装配调试带来的偏心误差。本发明利用光束分析仪观察光斑状态，准直整形的效果得以进一步提高。

根据本发明的一个实施例，所述TO光器件为平窗型TO，所述透镜套环包括透镜和套环壳体，所述透镜安装在所述套环壳体的内部，所述套环壳体的底部具有台阶槽，所述TO光器件与所述套环壳体的内壁抵靠，所述TO光器件的顶面与所述台阶槽的端面存在自由空间。

根据本发明的一个实施例，所述透镜套环的底部在靠近内壁的一侧具有第一倒角，所述TO光器件的管帽的顶面边沿具有第二倒角，所述透镜套环与所述TO光器件过盈配合。

根据本发明的一个实施例，所述加电工装包括安装座和支撑座，所述安装座具有与所述TO光器件的引脚相适应的加电插针，所述支撑座的内部具有用于穿导线的通道，所述加电插针贯穿并延伸出所述安装座的底部，所述加电插针的末端通过导线与电源相连。

根据本发明的一个实施例，所述挤压部包括：

压板，设置在所述加电工装的上方，所述压板与所述底座平行，所述压板具有第一通光孔，所述第一通光孔与所述TO光器件同轴；

导向柱，所述导向柱贯穿所述压板，所述导向柱用于限定所述压板沿第一方向移动；

传动机构，与所述压板连接，用于使所述压板沿第一方向移动；

驱动机构，与所述传动机构连接，用于为所述传动机构提供动力源。

根据本发明的一个实施例，所述传动机构包括：

牵引丝杠，所述牵引丝杠贯穿所述压板，所述牵引丝杠与所述压板螺纹相连，所述牵引丝杠的轴线与所述第一方向一致。

根据本发明的一个实施例，所述传动机构还包括转接层板，所述转接层板的底部与所述导向柱的顶端固定连接，所述转接层板具有第二通光孔，所述第二通光孔与所述第一通光孔同轴，所述牵引丝杠贯穿所述转接层板。

根据本发明的一个实施例，所述传动机构还包括：

从动齿轮，设置在所述转接层板上，与所述牵引丝杠固定；

传动齿轮，与所述从动齿轮啮合。

根据本发明的一个实施例，所述驱动机构为手轮，所述手轮通过传动轴与所述传动齿轮固定连接。

本发明的第二方面提出一种TO激光管准直整形方法，包括以下步骤：

在TO光器件的管帽上放置透镜套环，对所述TO光器件供电；

测量所述TO光器件射出的激光束的光斑大小；

沿透镜套环轴向压接，准直整形所述TO光器件射出的激光束。

根据本发明的一个实施例，TO激光管准直整形方法还包括：

当激光束的光斑为最小时，停止压接。

根据本发明实施例的TO激光管准直整形方法，通过将透镜套环压接至TO光器件上，通过压接调节TO光器件与透镜套环的距离，实现对TO光器件射出激光束的准直整形，避免了现有的点胶、螺纹等调节方式可能造成的污染。压接的方式还可被动实现透镜套环中透镜与TO光器件的对心，能有效避免人工装配调试带来的偏心误差。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中：

图1是本发明一实施例提出的TO激光管准直整形设备的结构示意图。

图2是本发明一实施例提出的TO激光管准直整形设备另一角度的结构示意图。

图3是本发明一实施例涉及的加电工装的结构示意图。

图4是图3中A-A线的剖视图。

图5是本发明一实施例涉及的TO光器件与透镜套环的剖视图。

图6是本发明一实施例提出的TO激光管准直整形方法的实现流程图。

附图标记说明：

1-手轮，2-光束分析仪，3-传动齿轮，4-从动齿轮，5-第一导向柱，6-牵引丝杠，7-线槽，8-加电工装，9-连接件，10-聚焦镜头，11-支撑杆，12-第一通光孔，13-转接层板，14-压板，15-第二导向柱，16-底座，17-透镜，18-透镜套环，19-TO光器件，20-引脚，21-支撑板，22-第二通光孔，81-安装座，82-支撑座，83-加电插针，84-通道，181-第一倒角，191-第二倒角。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

本发明实施例的第一方面，结合图1-图5，提供一种TO激光管准直整形设备，包括挤压部、光束分析仪2、加电工装8和底座16。

其中，底座16主要起支撑作用，用于支撑挤压部、光束分析仪2和加电工装8。

加电工装8安装在底座16上，加电工装8用于固定TO光器件19以及对TO光器件19供电，TO光器件19上放置有透镜套环18。TO光器件19的位置应当满足TO光器件19射出的激光束能够抵达光束分析仪2。在一个实施方式中，透镜套环18是透镜17和套环壳体的组合体，透镜17对TO光器件19射出的激光束的过程中起到准直聚焦的作用。

挤压部用于对透镜套环18沿轴向压接，准直整形TO光器件19射出的激光束。TO光器件19的内部发光元件与透镜17之间的距离通过挤压部的压接发生变化，从而从发光元件发出的激光经过透镜17后对外界形成的光斑大小产生变化。

光束分析仪2设置在加电工装8的上方，用于测量TO光器件19射出的激光束的光斑大小。可以理解的是，当激光束的光斑聚焦在光束分析仪2形成最小的光点时，激光束的准直整形的质量最好。

根据本发明实施例的TO激光管准直整形设备，通过将透镜套环压接至TO光器件上，通过压接调节TO光器件与透镜套环的距离，实现对TO光器件射出激光束的高质量准直整形，避免了现有技术中点胶、螺纹等调节方式可能造成的污染。压接的方式还可被动实现透镜套环中透镜与TO光器件的对心，能有效避免人工装配调试带来的偏心误差。本发明利用光束分析仪观察光斑状态，准直整形的效果得以进一步提高。相比用管座带螺纹与套筒旋转调焦的方式，本发明实施例的压接方式不受螺纹精度的影响，同心度高。

在一些实施例中，结合图4-图5，TO光器件19为平窗型TO。平窗型TO顾名思义，管帽的顶面类似于一个平面窗口。透镜套环18包括透镜17和套环壳体，透镜17安装在套环壳体的内部。透镜17可以用粘胶方式固定在套环壳体内。套环壳体的底部具有一圈台阶槽，TO光器件19与套环壳体的内壁抵靠，TO光器件19的顶面与台阶槽的端面存在自由空间。具体地，TO光器件19的顶帽与套环壳体的内壁是过盈配合，透镜套环18的底部在靠近内壁的一侧具有第一倒角181，TO光器件19的管帽的顶面边沿具有第二倒角191。由于第一倒角181与第二倒角191的配合，形成了自定心配合。自定心配合可以确保TO光器件19的管帽的轴线与透镜套环18的轴线通过压接保持在一条直线上。可选地，第一倒角181和第二倒角191的角度均为45度，便于加工和装配。TO光器件19的顶面与台阶槽的端面存在的自由空间供透镜套环18在压接过程中移动。

在一个示例中，套环壳体的材质为可伐合金，套环壳体与TO光器件19的管帽的材质保持一致。

在一个示例中，结合图3-图5，加电工装8包括安装座81和支撑座82，安装座81具有与TO光器件19的引脚20相适应的加电插针83。换言之，引脚20可以插入加电插针83内部并且引脚20与加电插针83抵靠。支撑座82的内部具有用于穿导线的通道84。加电插针83贯穿并延伸出安装座81的底部，加电插针83的末端通过导线与电源相连。

在一个示例中，TO激光管准直整形设备还包括支撑板21，支撑板21安装在底座16上。底座16上开有一个线槽7。在线槽7的上方，支撑板21开有通孔，加电工装8安装在支撑板21上，而且通道84与通孔开有贯穿，导线途经线槽7、通孔、通道后与加电插针83连接。

在一些实施例中，结合图1-图2，TO激光管准直整形设备的挤压部包括导向柱、压板14、传动机构和驱动机构。其中：

压板14设置在加电工装8的上方，压板14与底座16平行，压板14具有第一通光孔12，第一通光孔12与TO光器件19同轴，第一通光孔12的内径小于透镜套环18的外径，TO光器件19射出的激光束不能被第一通光孔12遮挡。

导向柱包括第一导向柱5和第二导向柱15，第一导向柱5和第二导向柱15贯穿压板14，第一导向柱5和第二导向柱15用于限定压板14沿第一方向移动。这里的第一方向可以是垂直于压板14的上下方向。

传动机构与压板14连接，用于使压板14沿第一方向移动。驱动机构与传动机构连接，用于为传动机构提供动力源。

具体而言，传动机构包括牵引丝杠6。牵引丝杠6贯穿压板14，牵引丝杠6与压板14螺纹相连，牵引丝杠6的轴线与第一方向一致。牵引丝杠6的旋转能够带动压板14沿第一方向移动。

传动机构还包括传动齿轮3、从动齿轮4和转接层板13，转接层板13的底部与第一导向柱5和第二导向柱15的顶端固定连接，转接层板13具有第二通光孔22，第二通光孔22与第一通光孔12同轴。第二通光孔22的内径大于第一通光孔12的内径。转接层板13与压板14相互平行。牵引丝杠6的上侧贯穿转接层板13。从动齿轮4设置在转接层板13上，与牵引丝杠6固定。传动齿轮3与从动齿轮4啮合。从动齿轮4带动牵引丝杠6转动，将转动角度转化为压板14的上下移动。从动齿轮4的齿数小于传动齿轮3的齿数，这有利于提高压板14上下移动的控制精度。可选地，从动齿轮4与传动齿轮3的传动比为1：3。

通过齿轮组组传动提高焦距调节精度，连续调节，在装调过程中可通过光束分析仪实时观察光斑状态，当透镜移动到指定位置时停止动作，调节精度高(可达μm级)。

在一个示例中，驱动机构为手轮1，手轮1通过传动轴与传动齿轮3固定连接。手轮1的轴向与牵引丝杠6的轴线平行。

在一个示例中，驱动机构为电机，该电机接入正反转电路，通过按钮的开闭即可控制电机的旋转方向，进而控制压板14的上下移动。采用电机比使用人工更为省力。

在一些实施例中，结合图1-图2，底座16上竖直地安装有一根支撑杆11，支撑杆11的上侧安装有连接件9，光束分析仪2安装在连接件9在靠近压板14的这一侧。光束分析仪2上安装有聚焦镜头10。聚焦镜头10位于转接层板13的上方，光束分析仪2的信号输出端通过视频信号线连接显示器。光束分析仪2的靶面位于聚焦镜头10的焦点位置。TO光器件19射出的激光束依序穿过第一通光孔12和第二通光孔22后被聚焦镜头10捕获，经过光束分析仪2的处理，在显示器上显示出光斑。

结合上述的实施例，TO激光管准直整形设备的工作过程如下：

将TO光器件19安装于加电工装8上，TO光器件的顶面保持与底座16平行；将封装有透镜17的带有第一倒角181的透镜套环18放至管帽上，其中套环壳体材质为可伐合金，与管帽材质保持一致；对TO光器件加电；转动手轮1使压板14下降，当压板14接触到套环壳体时，由于第一倒角与TO管帽的第二倒角过盈配合，可自定心配合；继续转动手轮1，观察显示器上光斑变化，当光斑聚焦为最小最细的光点时停止转动手轮1，关闭电源，TO光器件的准直整形完成。

基于上述目的，结合图3-图6，本发明实施例的第二方面提出一种TO激光管准直整形方法，包括以下步骤：

步骤S102，在TO光器件19的管帽上放置透镜套环18，对TO光器件19供电。

本实施例中，透镜套环18是透镜和套环壳体的组合体，透镜对TO光器件19射出的激光束的过程中起到准直聚焦的作用。透镜套环18的底部在靠近内壁的一侧具有第一倒角。

步骤S104，测量TO光器件19射出的激光束的光斑大小。

本实施例中，TO光器件为平窗型TO，TO光器件的管帽的顶面边沿具有第二倒角，TO光器件19的顶帽与套环壳体的内壁是过盈配合。

步骤S106，沿透镜套环18轴向压接，准直整形TO光器件19射出的激光束。

本实施例中，TO光器件19与套环壳体存在自由空间，由于第一倒角181与第二倒角191的配合，形成了自定心配合。

当激光束射出的光斑的尺寸为最小时，停止压接，准直整形完成。判断光斑是否为最小，可以通过人工观察的办法，也可以通过软件对光斑的尺寸数值进行比对反馈。在本发明的一个实施方式中，在光斑的成像面上有一个标定光斑大小的圆圈。当实际光斑小于等于圆圈大小时，则停止压接。通过这个标定光圈，不管是通过人工观察还是通过自动化的测定，这个圆圈都可以提高效率并提高成品率。

TO激光管准直整形方法的实施例可以达到前述的TO激光管准直整形设备实施例相同或者类似的效果。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种TO激光管准直整形设备，其特征在于，包括：

底座(16)；

加电工装(8)，安装在所述底座(16)上，所述加电工装(8)用于固定TO光器件(19)以及对所述TO光器件(19)供电，所述TO光器件(19)上放置有透镜套环(18)；

挤压部，用于对所述透镜套环(18)沿轴向压接，准直整形所述TO光器件(19)射出的激光束；

光束分析仪(2)，设置在所述加电工装(8)的上方，用于测量所述TO光器件(19)射出的激光束的光斑大小。

2.根据权利要求1所述的TO激光管准直整形设备，其特征在于，所述TO光器件(19)为平窗型TO，所述透镜套环(18)包括透镜(17)和套环壳体，所述透镜(17)安装在所述套环壳体的内部，所述套环壳体的底部具有台阶槽，所述TO光器件(19)与所述套环壳体的内壁抵靠，所述TO光器件(19)的顶面与所述台阶槽的端面存在自由空间。

3.根据权利要求1所述的TO激光管准直整形设备，其特征在于，所述透镜套环(18)的底部在靠近内壁的一侧具有第一倒角(181)，所述TO光器件(19)的管帽的顶面边沿具有第二倒角(191)，所述透镜套环(18)与所述TO光器件(19)过盈配合。

4.根据权利要求1所述的TO激光管准直整形设备，其特征在于，所述加电工装(8)包括安装座(81)和支撑座(82)，所述安装座(81)具有与所述TO光器件(19)的引脚(20)相适应的加电插针(83)，所述支撑座(82)的内部具有用于穿导线的通道(84)，所述加电插针(83)贯穿并延伸出所述安装座(81)的底部，所述加电插针(83)的末端通过导线与电源相连。

5.根据权利要求1所述的TO激光管准直整形设备，其特征在于，所述挤压部包括：

压板(14)，设置在所述加电工装(8)的上方，所述压板(14)与所述底座(16)平行，所述压板(14)具有第一通光孔(12)，所述第一通光孔(12)与所述TO光器件(19)同轴；

导向柱(5，15)，所述导向柱(5，15)贯穿所述压板(14)，所述导向柱(5，15)用于限定所述压板(14)沿第一方向移动；

传动机构，与所述压板(14)连接，用于使所述压板(14)沿第一方向移动；

驱动机构，与所述传动机构连接，用于为所述传动机构提供动力源。

6.根据权利要求5所述的TO激光管准直整形设备，其特征在于，所述传动机构包括：

牵引丝杠(6)，所述牵引丝杠(6)贯穿所述压板(14)，所述牵引丝杠(6)与所述压板(14)螺纹相连，所述牵引丝杠(6)的轴线与所述第一方向一致。

7.根据权利要求6所述的TO激光管准直整形设备，其特征在于，所述传动机构还包括转接层板(13)，所述转接层板(13)的底部与所述导向柱(5，15)的顶端固定连接，所述转接层板(13)具有第二通光孔(22)，所述第二通光孔(22)与所述第一通光孔(12)同轴，所述牵引丝杠(6)贯穿所述转接层板(13)。

8.根据权利要求7所述的TO激光管准直整形设备，其特征在于，所述传动机构还包括：

从动齿轮(4)，设置在所述转接层板(13)上，与所述牵引丝杠(6)固定；

传动齿轮(3)，与所述从动齿轮(4)啮合。

9.根据权利要求8所述的TO激光管准直整形设备，其特征在于，所述驱动机构为手轮(1)，所述手轮(1)通过传动轴与所述传动齿轮(3)固定连接。

10.一种TO激光管准直整形方法，其特征在于，包括以下步骤：

在TO光器件(19)的管帽上放置透镜套环(18)；

对所述TO光器件(19)供电，测量所述TO光器件(19)射出的激光束的光斑大小；

沿透镜套环(18)的轴向压接，准直整形所述TO光器件(19)射出的激光束。

11.根据权利要求10所述的TO激光管准直整形方法，其特征在于，还包括：

当激光束的光斑为最小时，停止压接。

Images