一种蝶形激光器耦合设备及其耦合方法与流程

本技术涉及光器件装配，尤其涉及一种蝶形激光器耦合设备及其耦合方法。

背景技术：

1、蝶形激光器光路耦合是光器件封装的关键工序，直接决定光器件耦合效率与输出性能。当前光路耦合多采用人工操作位移台的方式，手动调节光纤与耦合透镜的空间位置，依赖操作人员经验实现光路对位。人工调试模式不仅生产效率低，还会因人员操作水平差异引入人为误差。

2、光纤属于脆性器件，人工夹持工况下夹持力度或夹持速度难以实现精准控制，夹持力过大或夹持动作冲击过快，极易引发光纤断裂。蝶形激光器封装存在多处激光焊接点位，各点位的焊接位置、焊接高度需要匹配实际耦合结果做细微调整，人工反复调校焊接点位，加之人工判别存在主观误差，易出现激光焦距偏移，进而产生焊接功率不足、焊点虚焊等封装缺陷，影响器件光路耦合的可靠性。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本技术提出一种蝶形激光器耦合设备及其耦合方法，通过采用自动化位移调节完成光路对位，提升光路耦合效率，消除人工操作差异，同时实现光纤夹持力度、速度标准化控制，可以减少光纤断裂故障，降低报废率，并且能够基于耦合结果自动校准焊接点位，校正焊接焦距，避免虚焊、功率不足等缺陷，可以对焊接光路偏移自动补偿，从而提升封装精度与而可靠性。

2、第一方面，本技术实施例提出了一种蝶形激光器耦合设备，包括主机架、工作台组件、光纤耦合组件、透镜耦合组件、激光焊接组件、耦合视觉组件以及探针下压组件；

3、所述工作台组件固定安装于所述主机架，所述工作台组件包括激光器耦合载台、透镜座、光纤座、光功率检测组件以及驱动所述激光器耦合载台移动的移动执行机构；所述激光器耦合载台上设有用于固定待耦合蝶形激光器的激光器夹持器；

4、所述光纤耦合组件与所述透镜耦合组件均固定安装于所述主机架，所述光纤耦合组件包括第一执行机构以及用于夹持固定光纤的光纤夹具，所述光纤夹具设于所述第一执行机构输出端；所述透镜耦合组件包括第二执行机构以及透镜夹具，所述透镜夹具设置于第二执行机构的输出端；所述第一执行机构、所述第二执行机构均为六自由度调节模组；

5、所述激光焊接组件包括激光焊接头以及第三执行机构，所述第三执行机构用于驱动所述激光焊接头多维移动，以完成对透镜、光纤与待耦合蝶形激光器之间的激光固定焊接；

6、所述耦合视觉组件包括图像采集单元，所述图像采集单元朝向所述光纤夹具的夹持工位设置，用于采集光纤的光纤端头姿态图像，并判断光纤端头倾斜角度是否满足预设倾斜阈值；

7、所述探针下压组件设置于所述激光焊接组件侧方，用于对焊接耦合完成后的蝶形激光器的各个焊接点位进行下压，以完成激光功率参数检测。

8、进一步地，所述第一执行机构包括第一xyz轴直线移动模组以及第一uvw角电动调节模组，所述第二执行机构包括第二xyz轴直线移动模组以及第二uvw角电动调节模组。

9、进一步地，所述光功率检测组件包括数据处理单元和光功率计探头，光纤的尾端与所述光功率计探头连接；

10、所述光功率计探头用于采集耦合过程中所述待耦合蝶形激光器输出的光功率信号，并将所述光功率信号传输至所述数据处理单元，所述数据处理单元分别与所述第一执行机构、所述第二执行机构信号连接，基于所述光功率信号控制所述第一执行机构和第二执行机构动作，以实现光纤、透镜位置调节与光功率参数的闭环联动控制。

11、进一步地，所述图像采集单元包括第一光源、镜头以及第一相机；所述图像采集单元还用于对所述探针下压组件下压的焊接点位进行图像采集。

12、进一步地，所述第三执行机构包括旋转台、x位移台以及xz位移台；所述激光焊接组件还包括电动位移台，所述电动位移台用于驱动所述激光焊接头移动以实现焊接位置的调整。

13、进一步地，所述探针下压组件包括粗探针与细探针。

14、进一步地，还包括透镜对焦组件，所述透镜对焦组件固定安装于所述主机架上，且与所述透镜座对应设置。

15、进一步地，所述透镜对焦组件包括xy位移台和对焦单元，所述对焦单元包括相机底座、镜筒、第二光源以及第二相机。

16、第二方面，本技术实施例还提出了一种蝶形激光器耦合方法，采用第一方面任一项所述的蝶形激光器耦合设备进行实施，所述方法包括：

17、s1、将待耦合蝶形激光器放置于激光器耦合载台，并通过激光器夹持器固定，将透镜放置于透镜座、光纤放置于光纤座，对所述光纤与所述待耦合蝶形激光器进行初步对位；

18、s2、移动执行机构将所述激光器耦合载台移动至预设耦合位置，光纤耦合组件的光纤夹具夹持固定所述光纤，耦合视觉组件的图像采集单元实时采集所述光纤的光纤端头倾斜姿态，第一执行机构调节所述光纤端头角度，直至所述光纤端头倾斜角度满足预设倾斜阈值；并通过所述第一执行机构调节所述光纤的位置，直至光功率检测组件采集的光功率信号达到预设目标值；

19、s3、透镜夹具夹取所述透镜，将所述透镜从透镜座移动至所述待耦合蝶形激光器内部的透镜固定架上，第二执行机构驱动所述透镜多维移动，所述光功率检测组件采集光功率信号并反馈至所述第二执行机构，调节所述透镜的空间位置与角度，直至光功率信号达到所述预设目标值；

20、s4、第三执行机构驱动激光焊接头移动至焊接工位，依次对定位完成的所述透镜、所述光纤与所述待耦合蝶形激光器的焊接点位进行激光焊接固定；

21、s5、焊接完成后，所述光纤夹具、所述透镜夹具松开复位，探针下压组件对各个焊接点位进行下压，针对每个焊接点位，检测所述焊接点位的光功率信号，如果所述光功率信号未达到所述预设目标值，对所述焊接点位进行补焊，直至每个焊接点位对应的光功率信号达到所述预设目标值，完成蝶形激光器耦合工作。

22、进一步地，在步骤s3之前，还包括透镜预对焦校准的步骤：

23、在所述透镜夹具抓取到所述透镜的情况下，所述第二执行机构驱动所述透镜移动至与透镜对焦组件对应的工位，所述透镜对焦组件对所述透镜进行中心基准对焦校准，以确保透镜中心与光路基准中心重合，并在校准完成后，将所述透镜移送至所述待耦合蝶形激光器内部的透镜固定架上。

24、本技术提出一种蝶形激光器耦合设备及其耦合方法，具有以下有益效果：

25、1、通过透镜耦合组件、光纤耦合组件分别配置六自由度电动调节模组，可以对透镜、光纤进行空间位置与角度的微米级微调，并且配合耦合视觉组件实时检测光纤端面倾斜姿态，自动修正光纤倾角偏差，保证光纤、透镜姿态始终满足耦合要求，大幅提升光路耦合精度与一致性。

26、2、通过设置光功率检测组件与数据处理单元，在耦合过程中实时采集激光器输出光功率信号，并反馈控制六自由度执行机构动态微调透镜、光纤位置姿态，形成光功率参数与位置调节的闭环联动控制，能够快速自动搜寻最优耦合光路点位，相较于传统人工微调方式，耦合效率更高、光路输出性能更稳定。

27、3、通过配备透镜、光纤专属电动夹爪，实现器件自动化夹紧、松料全流程自动化工作，全程稳定的固定光学器件装配姿态，为高精度耦合与焊接作业提供可靠保障。