CN205263364U - 一种光模块无源耦合对准装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种光模块无源耦合对准装置，包括：本体底座、PCBA支撑件、设备调节夹具平台、调节轴组件、图像识别镜头、吸嘴固定杆、吸嘴和反射透镜，所述PCBA支撑件安装于所述设备调节夹具平台上，所述设备调节夹具平台通过调节轴组件设置于所述本体底座上，所述吸嘴通过吸嘴固定杆活动设置于所述本体底座上，所述图像识别镜头设置于所述PCBA支撑件的正上方，所述反射透镜设置于所述图像识别镜头和PCBA支撑件之间。本实用新型能够快速调整每个透镜阵列基座与PCBA支撑件之间的表面平面角度，通过反射透镜和图像识别镜头使得耦合对准方式更准确，操作更方便，保证高的耦合精度和生产效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种耦合对准装置，尤其涉及一种光模块无源耦合对准装置。
背景技术
现有的并行多模光模块的耦合方法主要采用有源耦合，在有源耦合平台上，需将PCBA支撑件与透镜阵列基座分别放进对应的夹具中进行光学耦合；PCBA支撑件先固定在带有角度调节的平台上并接通电源待耦合，透镜阵列基座装在带有调节轴的夹具中，透镜阵列基座位于PCBA支撑件的上方，MT光纤跳线对应垂直腔面发射二极管阵列的光纤端接入多通道光功率计，以便耦合过程中监控垂直腔面发射二极管阵列出射光的功率；光电二极管阵列的光纤端接入多路标准光源，耦合过程中通过监控PD阵列的光电流大小。但是在现有技术中，存在夹具精度、装载产品精度、耦合对准及和角度修正以及夹具灵活度等问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是需要提供一种操作简单，定位精确便捷，并且能够达到提高产品精度和生产效率等目的的光模块无源耦合对准装置。
对此，本实用新型提供一种光模块无源耦合对准装置，包括：本体底座、PCBA支撑件、设备调节夹具平台、调节轴组件、图像识别镜头、吸嘴固定杆、吸嘴和反射透镜，所述PCBA支撑件安装于所述设备调节夹具平台上，所述设备调节夹具平台通过调节轴组件设置于所述本体底座上，所述吸嘴通过吸嘴固定杆活动设置于所述本体底座上，所述图像识别镜头设置于所述PCBA支撑件的正上方，所述反射透镜设置于所述图像识别镜头和PCBA支撑件之间。
本实用新型的进一步改进在于，所述吸嘴通过万向调节机构设置于所述吸嘴固定杆上。
本实用新型的进一步改进在于，还包括控制开关，所述控制开关与所述设备调节夹具平台相连接。
本实用新型的进一步改进在于，所述吸嘴固定杆通过转轴设置于所述本体底座上。
本实用新型的进一步改进在于，所述反射透镜为45°反射透镜。
本实用新型的进一步改进在于，所述反射透镜设置的位置为所述吸嘴固定杆垂直于本体底座时吸嘴所在直线以及所述吸嘴固定杆平行于本体底座时吸嘴所在直线之间的相交处。
本实用新型的进一步改进在于，所述调节轴组件包括X向调节轴、Y向调节轴和Z向高度调节轴，所述设备调节夹具平台分别通过X向调节轴、Y向调节轴和Z向高度调节轴设置于所述本体底座上。
本实用新型的进一步改进在于，所述PCBA支撑件上分别贴装有垂直腔面发射二极管阵列和光电二极管阵列。
本实用新型的进一步改进在于，所述垂直腔面发射二极管阵列和光电二极管阵列设置于所述PCBA支撑件远离所述设备调节夹具平台的一侧表面上。
本实用新型的进一步改进在于，还包括透镜阵列基座，所述透镜阵列基座通过吸嘴下压贴在所述PCBA支撑件的上表面上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过相互配合的吸嘴固定杆和吸嘴能够快速调整每个新的透镜阵列基座与新的PCBA支撑件之间的表面平面角度，通过反射透镜和图像识别镜头使得耦合对准方式更准确,更直观有效，操作更方便，保证高的耦合精度和生产效率。
附图说明
图1是本实用新型一种实施例的结构示意图；
图2是本实用新型一种实施例的并行多模光模块在耦合前的分体结构示意图；
图3是图2中A的放大结构示意图；
图4是本实用新型一种实施例的并行多模光模块在耦合后的结构示意图；
图5是本实用新型一种实施例的光纤跳线阵列的光纤截面示意图；
图6是本实用新型一种实施例的透镜阵列基座的结构示意图；
图7是本实用新型一种实施例的透镜阵列基座的半剖面结构示意图；
图8是现有技术的有源耦合设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。
如图1所示，本例提供一种光模块无源耦合对准装置，包括：本体底座4000、PCBA支撑件1000、设备调节夹具平台(4040)、调节轴组件、图像识别镜头4070、吸嘴固定杆4051、吸嘴4050和反射透镜4060，所述PCBA支撑件1000安装于所述设备调节夹具平台(4040)上，所述设备调节夹具平台(4040)通过调节轴组件设置于所述本体底座4000上，所述吸嘴4050通过吸嘴固定杆4051活动设置于所述本体底座4000上，所述图像识别镜头4070设置于所述PCBA支撑件1000的正上方，所述反射透镜4060设置于所述图像识别镜头4070和PCBA支撑件1000之间。
如图1所示，本例所述吸嘴4050通过万向调节机构设置于所述吸嘴固定杆4051上；本例还优选包括控制开关，所述控制开关与所述设备调节夹具平台(4040)相连接，所述控制开关优选为悬浮控制开关，如控制悬浮控制开关或磁悬浮控制开关等；本例所述吸嘴固定杆4051通过转轴设置于所述本体底座4000上；所述反射透镜4060优选为45°反射透镜，所述反射透镜4060设置的位置为所述吸嘴固定杆4051垂直于本体底座4000时吸嘴4050所在直线以及所述吸嘴固定杆4051平行于本体底座4000时吸嘴4050所在直线之间的相交处。
如图1所示，本例所述调节轴组件优选包括X向调节轴4010、Y向调节轴4020和Z向高度调节轴4030，所述设备调节夹具平台(4040)分别通过X向调节轴4010、Y向调节轴4020和Z向高度调节轴4030设置于所述本体底座4000上，所述Z向高度调节轴4030也称为Z向调节轴；如图2和图3所示，所述PCBA支撑件1000上分别贴装有垂直腔面发射二极管阵列1050和光电二极管阵列1060；所述垂直腔面发射二极管阵列1050和光电二极管阵列1060设置于所述PCBA支撑件1000远离所述设备调节夹具平台(4040)的一侧表面上；本例还包括透镜阵列基座1010，所述透镜阵列基座1010通过吸嘴4050下压贴在所述PCBA支撑件1000的上表面上。
本例所述光模块为并行多模光模块，所述并行多模光模块中包含有PCBA支撑件1000、光纤跳线阵列1020和透镜阵列基座1010，如图2和图3所示，所述PCBA支撑件1000贴有垂直腔面发射二极管阵列1050、光电二极管阵列1060、激光器驱动器芯片1040和放大器芯片1030，所述PCBA支撑件1000为用于支撑PCBA的构件，所述垂直腔面发射二极管阵列1050也称VCSEL阵列，所述光电二极管阵列也称PD阵列；如图2、图4和图5所示，在进行现有技术的有源耦合前，需要将光纤跳线阵列1020与透镜阵列基座1010如图4所示先用光学胶水固定在一起，所述光纤跳线阵列1020也称MT光纤跳线阵列，所述透镜阵列基座1010也称LENS阵列基座；如图6和图7所示，所述透镜阵列基座1010包括带有45度的光学反射角1012和透镜阵列1011，所述透镜阵列基座1010也称LENS阵列基座，所述透镜阵列1011也称LENS透镜阵列。
现有技术中，如图8所示，在有源耦合平台上，需将PCBA支撑件1000与透镜阵列基座1010分别放进对应的夹具中进行光学耦合；PCBA支撑件1000先固定在带有角度调节的平台3050上并接通电源待耦合，透镜阵列基座1010装在带有调节轴的夹具3060中，透镜阵列基座1010位于PCBA支撑件1000的上方，光纤跳线阵列1020对应垂直腔面发射二极管阵列1050的光纤端1021接入多通道光功率计，以便耦合过程中监控垂直腔面发射二极管阵列1050出射光的功率；光电二极管阵列1060的光纤端1022接入多路标准光源，耦合过程中通过监控PD阵列的光电流大小；在有源耦合过程中，通过调节第一调节轴3010、第二调节轴3020、第三调节轴3030和角度调节轴3040，使发射端光功率和接收端光电流同时满足规格要求时，使用光学胶水固定PCBA支撑件1000和透镜阵列基座1010，再松开相应夹具完成有源耦合。
这种现有技术的有源耦合方式中，必然存在以下几个问题：第一、夹具精度问题，在有源耦合中，对平台3050和夹具3060的贴合面平行度要求极高，对夹具加工制作要求及装配要求高，不易加工；第二、在夹具上的装载产品的精度问题，在耦合夹具3000上重新放置PCBA支撑件1000，都需要重新校对垂直腔面发射二极管阵列1050和光电二极管阵列1060与透镜阵列1011的平行角度偏差，具体表现为垂直腔面发射二极管阵列1050每个通道的光功率值逐一减小，或光电二极管阵列1060每个通道的光电流值逐一减小，一致性差，此时需要调整角度调节轴3040，重新修正PCBA支撑件1000的相对角度；第三、耦合对准及角度修正问题，垂直腔面发射二极管阵列1050和光电二极管阵列1060自身长度不超过1mm，VCSEL芯片发光区直径一般是8-10um左右，PD芯片光敏区直径一般是60um左右，在耦合台显微镜下并不能清晰直观地修正垂直腔面发射二极管阵列1050和光电二极管阵列1060分贝与透镜阵列1011之间的耦合角度差异，再结合第二个问题，很难实现快速调整耦合角度且不够精确；第四、夹具的灵活度问题，夹具3060上固定镙丝的松紧度不易控制，在耦合完成时，夹具与透镜阵列基座1010脱离时，易造成脱胶、移位现象，直接导致耦合失败，造成返工。
与现有技术不同的是，本例使用了2um高贴装精度的工艺平台，在对准操作时，可通过实时图像识别镜头系统，精确完成芯片阵列与透镜阵列之间的对准操作，通过倒装贴装透镜阵列基座1010到PCBA支撑件1000表面上,使用光学胶水预固定，完成固化。本例在此无源耦合方案中，光纤跳线阵列1020只需要在上述固化完成后再接入透镜阵列基座1010，使用光学胶水固定，再做发射端光功率和接收端光电流测试。
下面结合图1作详细描述：将PCBA支撑件1000贴有垂直腔面发射二极管阵列1050和光电二极管阵列1060的表面朝上，装入设备调节夹具平台(4040)中；设备调节夹具平台(4040)通过气悬浮控制开关，可灵活移动自身位置；在关闭气悬浮控制开关时，可通过X向调节轴4010、Y向调节轴4020和Z向高度调节轴4030来微调，使图像识别镜头4070获得垂直腔面发射二极管阵列1050和光电二极管阵列1060的清晰图像。
在图1中，吸嘴固定杆4051上使用吸嘴4050，所述吸嘴4050为LENS吸嘴，此吸嘴4050采用万向调节机构，吸嘴4050的表平面可作角度旋转调整，这样能够以PCBA支撑件1000的表平面为基准，调整透镜阵列基座1010的相对角度，使两者的相对平行角度，达到一致；具体操作是：先用吸嘴4050吸起透镜阵列基座1010后，吸嘴固定杆4051作90度转动，作下压贴片动作，将透镜阵列基座1010贴合下压并与PCBA支撑件1000表面接触，吸嘴4050的万向调节机构的角度作调整，调整好角度后，吸嘴固定杆4051退回图1上的虚线位置，等待做下一步耦合操作。
在图1中，45度的反射透镜4060可使图像识别镜头4070同时获取透镜阵列1011分别与垂直腔面发射二极管阵列1050和PD阵列1060的重叠影像；通过调节夹具平台(4040)调整垂直腔面发射二极管阵列1050和PD阵列1060的角度；再通过吸嘴4050万向调节机构调整透镜阵列1011的角度，完成透镜阵列1011与垂直腔面发射二极管阵列1050和PD阵列1060之间的耦合对准，也同时完成了角度对准。
本例通过吸嘴4050上的调节机构能够快速调整每个新的透镜阵列基座1010与新的PCBA支撑件1000之间的表面平面角度，进而解决了现有技术中有源耦合里第一、第二和第四个问题；本例通过反射透镜4060和图像识别镜头4070使得耦合对准方式更准确，操作更方便，保证高的耦合精度和生产效率，进而解决了现有技术中有源耦合里的第三个问题；经测试证明，目前的现有技术在有源耦合的产量达到50pcs/8H，合格率86%；在使用本例后，产量达到120pcs/8H，合格率达到99.5%。
以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种光模块无源耦合对准装置，其特征在于，包括：本体底座（4000）、PCBA支撑件（1000）、设备调节夹具平台(4040)、调节轴组件、图像识别镜头（4070）、吸嘴固定杆（4051）、吸嘴（4050）和反射透镜（4060），所述PCBA支撑件（1000）安装于所述设备调节夹具平台(4040)上，所述设备调节夹具平台(4040)通过调节轴组件设置于所述本体底座（4000）上，所述吸嘴（4050）通过吸嘴固定杆（4051）活动设置于所述本体底座（4000）上，所述图像识别镜头（4070）设置于所述PCBA支撑件（1000）的正上方，所述反射透镜（4060）设置于所述图像识别镜头（4070）和PCBA支撑件（1000）之间。
2.根据权利要求1所述的光模块无源耦合对准装置，其特征在于，所述吸嘴（4050）通过万向调节机构设置于所述吸嘴固定杆（4051）上。
3.根据权利要求1所述的光模块无源耦合对准装置，其特征在于，还包括控制开关，所述控制开关与所述设备调节夹具平台(4040)相连接。
4.根据权利要求1所述的光模块无源耦合对准装置，其特征在于，所述吸嘴固定杆（4051）通过转轴设置于所述本体底座（4000）上。
5.根据权利要求4所述的光模块无源耦合对准装置，其特征在于，所述反射透镜（4060）为45°反射透镜。
6.根据权利要求5所述的光模块无源耦合对准装置，其特征在于，所述反射透镜（4060）设置的位置为所述吸嘴固定杆（4051）垂直于本体底座（4000）时吸嘴（4050）所在直线以及所述吸嘴固定杆（4051）平行于本体底座（4000）时吸嘴（4050）所在直线之间的相交处。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的光模块无源耦合对准装置，其特征在于，所述调节轴组件包括X向调节轴（4010）、Y向调节轴（4020）和Z向高度调节轴（4030），所述设备调节夹具平台(4040)分别通过X向调节轴（4010）、Y向调节轴（4020）和Z向高度调节轴（4030）设置于所述本体底座（4000）上。
8.根据权利要求7所述的光模块无源耦合对准装置，其特征在于，所述PCBA支撑件（1000）上分别贴装有垂直腔面发射二极管阵列（1050）和光电二极管阵列（1060）。
9.根据权利要求8所述的光模块无源耦合对准装置，其特征在于，所述垂直腔面发射二极管阵列（1050）和光电二极管阵列（1060）设置于所述PCBA支撑件（1000）远离所述设备调节夹具平台(4040)的一侧表面上。
10.根据权利要求9所述的光模块无源耦合对准装置，其特征在于，还包括透镜阵列基座（1010），所述透镜阵列基座（1010）通过吸嘴（4050）下压贴在所述PCBA支撑件（1000）的上表面上。
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