TW201441696A

TW201441696A - 雷射耦光焊接設備

Info

Publication number: TW201441696A
Application number: TW102115347A
Authority: TW
Inventors: zhi-cheng Jian
Original assignee: zhi-cheng Jian
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2014-11-01
Also published as: TWI470293B

Abstract

一種雷射耦光焊接設備，包括一XYZ旋轉耦光定位平台可固持光收發次模組的光導引單元及發光單元；一雷射焊接機；一攝影機；以及一光點檢測治具。該光點檢測治具包含有一反射鏡可移動進入至該光導引單元及發光單元之間，並使光導引單元及發光單元發出的光源經由該反射鏡反射至該攝影機中，以快速找到該光導引單元及發光單元的光點位置。

Description

雷射耦光焊接設備

本發明係有關一種雷射耦光焊接設備，尤指一種利用光點檢測治具能快速找到光導引單元與發光單元最佳的光點位置。

在光纖通訊系統中，光收發次模組(Optical Sub-Assembly for Transceivers)為光訊號與電訊號轉換中之重要媒介，光收發次模組分為發射光訊號的光傳輸次模組(Transmitting Optical Sub-Assembly，TOSA)；可同時容納雙方向的訊息於同一光纖內的雙向光收發次模組(Bi-direction Optical Sub-Assembly，BOSA)；及可同時接收數位訊號及類比訊號並發射數位/類比訊號的三向光收發次模組(Tri-direction Optical Sub-Assembly，TRI-DI OSA)等類型。該TOSA、BOSA、TRI-DIOSA連結有一光導引單元，通常該TOSA、BOSA、TRI-DIOSA的光導引單元與發光單元的光學對準(Optical Alignment)需要一組精密的XYZ耦光定位平台以控制光導引單元與發光單元作耦光對準，以得到最佳光功率。

就光學對準製程而言，利用耦光定位平台夾持及固定該光導引單元及該發光單元，使該光導引單元沿Z軸(垂直)方向上下移動，及發光單元沿XY平面移動，其中，X軸方向為水平方向，Y軸方向為垂直方向，並於光導引單元的光纖纖核與發光單元的雷射二極體之焦點找到最佳耦光位置，即調整光纖與雷射二極體之間的特定位置。

由於，耦光定位平台作XY平面移動時，係從起始點至中心點的矩形迴旋位移，以搜尋出光光點位置的中心點，最後藉由雷射焊接機(Laser welding)將其固定。惟該耦光定位平台需完成矩形迴旋位移才能找出光導引單元與發光單元的光點位置，而該位移行程需花費數分鐘的工作時間，此缺失需加克服。

因此，目前需要一種雷射耦光焊接設備，其利用光點檢測治具能快速找到光導引單元與發光單元最佳的光點位置，並適用於各種型式之光收發次模組。

為達上述目的及功效，本發明雷射耦光焊接設備包括有一XYZ耦光定位平台用以固持光收發次模組的光導引單元及發光單元；一雷射焊接機；一攝影機；以及一光點檢測治具。本發明主要特徵在於該光點檢測治具包含有一反射結構可移動進入或離開光收發次模組，能快速直接找到光導引單元與發光單元的光點位置。

依據本發明，該光點檢測治具的反射結構具有第一反射鏡片及第二反射鏡片，當反射結構位移至光導引單元與收容本體之間，可使該光導引單元發出的光源投射於第一反射鏡片上，而該發光單元發出的光源投射於第二反射鏡片上，最後進入一攝影機中，並進行光點(光源)耦光作業，促使光導引單元與發光單元快速達到光耦合。

10‧‧‧光點檢測治具

11‧‧‧基板

20‧‧‧反射鏡

21‧‧‧第一反射面

23‧‧‧第二反射面

30‧‧‧聚光結構

31‧‧‧固定座

32‧‧‧聚光片

40‧‧‧攝影機

41‧‧‧電腦裝置

50‧‧‧雷射焊接設備

51‧‧‧XY旋轉軸移動平台

52‧‧‧第一定位平台

53‧‧‧第二定位平台

54‧‧‧Z軸移動平台

55‧‧‧雷射銲接機

56‧‧‧第一移動式治具

57‧‧‧第二移動式治具

60‧‧‧光傳輸次模組(TOSA)

70‧‧‧雙向光收發次模組(BOSA)

80‧‧‧三向光收發次模組(TRI-DI OSA)

61、71、81‧‧‧收容本體

62、72、82‧‧‧發光單元

63、73、83‧‧‧光導引單元

λ 1、λ 2‧‧‧光源

a、b‧‧‧光點

74‧‧‧訊號接收器

84、85‧‧‧訊號接收/發射器

圖一為本發明雷射耦光焊接設備之立體圖。

圖二為本發明光點檢測治具之立體圖。

圖三為本發明聚光結構之立體分解圖。

圖四至圖六為本發明雷射耦光焊接設備對TOSA進行耦光焊接動作示意圖。

圖七及圖八顯示本發明雷射耦光焊接設備對BOSA進行耦光焊接動作示意圖。

圖九及圖十顯示本發明雷射耦光焊接設備對TRI-DI OSA進行耦光焊接動作示意圖。

請參閱圖一及圖二所示，本發明雷射耦光焊接設備50可供光收發次模組如TOSA 60(圖四)、BOSA 70(圖七)、TRI-DI OSA 80(圖九)的光導引單元與發光單元作耦光對準，並進行焊接作業。該雷射耦光焊接設備50包括有一攝影機(CCD CAMERA)40連接一電腦裝置41；一XYZ旋轉耦光定位平台，具有一XY旋轉軸移動平台51，其藉由一第一定位平台52用以支持及固定光收發次模組的發光單元，及一Z軸移動平台54用以支持及固定光收發次模組的光導引單元；一雷射焊接機55；一攝影機(CCD CAMERA)40連接一電腦裝置41；以及一光點檢測治具10可快速找到發光單元與光導引單元的光點位置，並藉由該攝影機40擷取的影像，經由電腦裝置41比對分析以進行光點耦合作業。

本發明的主要特點在於該光點檢測治具10包含一反射鏡20可移動進入或離開光收發次模組。該光點檢測治具10更包含有一聚光結構30位於該反射鏡20後方，及一基板11用以裝載該反射鏡20、聚光結構30及攝影機40。該基板11以可移動方式設置在第二定位平台53上，並藉由一動力源如汽缸或馬達使該基板11移動進入或離開光收發次模組。

該反射鏡20係為三角形本體，具有一第一反射面21及一第二反射面22。

如圖三所示，該聚光結構30具有一固定座31連結在該基板11上，及一聚光片32連結在該固定座31上。

圖四至圖六顯示本發明雷射耦光焊接設備50對光傳輸次模組(TOSA)60進行耦光焊接動作示意圖。首先，將一具有發光單元62的收容本體61安置在該定位平台52中，及一光導引單元63安置在該Z軸移動平台54上。第二，本發明光點檢測治具10藉由動力源(如汽缸或馬達等)可向前位移至光導引單元63與收容本體61之間(如圖五)，此時，該光導引單元63發出的光源λ1投射於第一反射面21上，及該發光單元62發出的光源λ 2投射於第二反射面22上，且使該光源λ 1、λ 2經由聚光片32聚焦進入該攝影機40中，而可快速找到光導引單元63與發光單元62之光點位置，接著，該光點檢測治具10退回原始位置如圖四所示。

然而，該攝影機40擷取的影像，經過電腦裝置41比對分析後，將所得結果參數送出促使該XY旋轉軸移動平台51進行光點a、b對準作業，即光點a快速移動至光點b，使光點a、b耦光對準，此時，該光導引單元63則藉由Z軸移動平台54向下移動至定位點，完成耦光對準後則利用雷射焊接機55使光導引單元63固定在收容本體61上，如圖六所示。

圖七及圖八顯示本發明雷射耦光焊接設備50對雙向光收發次模組(BOSA)70進行耦光焊接之示意圖。該雷射焊接設備50的組件和圖四至圖六一樣被標示出來，及光點檢測治具10的快速耦光方法和圖四至圖六相同。但為了應用在BOSA 70，該雷射焊接設備50更包含一第一移動式治具56可用以支持及固定一訊號接收器74，可在光導引單元73與發光單元72耦光對準且固定在收容本體71時，該第一移動式治具56向前移動至收容本體71，使該訊號接收器74藉由XYZ移動且接收到該光導引單元73傳回的光訊號後而固定在收容本體71上，如圖八所示。

圖九及圖十顯示本發明雷射耦光焊接設備50對三向光收發次模組(TRI-DI OSA)80進行耦光焊接之示意圖。該雷射焊接設備50的組件和圖四至圖六一樣被標示出來，及光點檢測治具10的快速耦光方法和圖四至圖六相同。但為了應用在TRI-DI OSA80，該雷射焊接設備50更包含一第一移動式治具56及一第二移動式治具57可用以支持及固定二只訊號接收/發射器84、85，並在光導引單元83與發光單元82耦光對準且固定在收容本體81時，使第一、第二移動式治具56、57向前移動至收容本體81，使該訊號接收/發射器84、85藉由XYZ移動且接收到該光導引單元73傳回的光訊號後而固定在收容本體81上，如圖十所示。

總而言之，本發明雷射耦光焊接設備50利用該光點檢測治具10可快速直接找出各種型式光收發次模組的光導引單元與發光單元最佳的光點位置，且不需要矩形迴旋位移，就能達到上述目的。