一种基于蝶形封装的激光器自动耦合系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种激光器自动耦合系统，具体涉及一种基于蝶形封装的激光器自动耦合系统。


背景技术：

2.自动耦合系统多采用主动对准技术，通过改变耦合相对位置，实时记录位置信息和该位置处光学系统的输出光功率，分析实时位置和该处光学系统的输出光功率信息，指导调整机构寻找最佳耦合位置。耦合元件的实际运动轨迹决定能否在最短时间内有效寻找到最佳耦合位置。大多数自动耦合系统，主要分为二步：粗对准和精对准。粗对准从初始位置出发，大范围寻找大致的最佳耦合位置；精对准缩小寻找范围，提高精度，寻找最佳耦合位置。
3.基于蝶形封装的激光器示意图如图2所示，光纤进入基于蝶形封装的激光器后，激光器上电后可发出光，光照到光纤端面后可进行自动耦合。
4.基于蝶形封装的激光器对耦合设备的精度要求极高，主要存在以下问题：
5.1)市场上大多耦合设备耦合步骤分为粗对准和精对准两步，寻找粗对准的位置时间较长，导致耦合效率低；
6.2)基于蝶形封装的激光器耦合精度要求极，市场上耦合设备多为半自动化产品，耦合位置由人工进行运动轴调整会导致产品的耦合精度低、效率低，位置调整具有随机性导致产品的一致性差；
7.3)基于蝶形封装的激光器耦合精度在微米级别以下，所以外部微小的震动都会对产品精度造成巨大的影响。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种基于蝶形封装的激光器自动耦合系统，采用本实用新型的自动耦合系统，产品耦合精度高，效率高。
9.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型公开了一种基于蝶形封装的激光器自动耦合系统，包括工控机、光纤定位机构、视觉系统、自动耦合机构，所述光纤定位机构、视觉系统、自动耦合机构分别与工控机连接，所述自动耦合机构上设有用于支撑固定基于蝶形封装的激光器的支撑板，所述视觉系统安装在固定架上，用于监测基于蝶形封装的激光器与光纤的位置，所述光纤定位机构用于夹持光纤并带动光纤移动，所述自动耦合机构用于带动基于蝶形封装的激光器进行位置调整，用于调整激光器与光纤的最佳耦合位置。
10.进一步地，所述视觉系统包括侧视视觉系统、正视视觉系统，所述侧视视觉系统、正视视觉系统安装在固定架上，所述侧视视觉系统的镜头朝向侧边的基于蝶形封装的激光器，所述侧视视觉系统位于基于蝶形封装的激光器的光纤入口一侧，所述侧视视觉系统用于对基于蝶形封装的激光器的光纤入口位置进行监测，所述正视视觉系统位于基于蝶形封
装的激光器的上方，所述正视视觉系统的镜头朝下，所述正视视觉系统用于对光纤进入基于蝶形封装的激光器后的位置进行监测。
11.进一步地，所述光纤定位机构包括光纤夹持装置和光纤移动机构，所述光纤夹持装置固定在光纤移动机构上，通过光纤移动机构带动光纤夹持装置上夹持的光纤移动。
12.进一步地，光纤的一端伸入基于蝶形封装的激光器的光纤入口与基于蝶形封装的激光器耦合，光纤的另一端与光功率计连接，通过光功率计监测光功率，光功率计与工控机连接，自动耦合机构用于根据光功率计监测的光功率调整激光器与光纤的最佳耦合位置；所述自动耦合机构包括三维运动平台，所述支撑板固定在三维运动平台上。
13.进一步地，基于蝶形封装的激光器自动耦合系统还包括光纤维稳机构，所述光纤维稳机构用于在光纤位置确定后对光纤进行夹持固定。
14.进一步地，基于蝶形封装的激光器自动耦合系统还包括uv固化机构，所述uv固化机构用于在激光器与光纤耦合点胶后对胶水进行固化。
15.进一步地，所述uv固化机构包括uv固化灯，uv固化灯通过固定板安装在固定架上。
16.进一步地，所述uv固化灯固定在uv固化灯安装板上，所述uv固化灯安装板与固定架上的固定板铰接，使uv固化灯安装板可以绕固定板转动。
17.进一步地，所述光纤定位机构、自动耦合机构、固定架均固定在底座上；所述固定架包括横梁和两根立柱，两根立柱平行间隔设置，所述横梁的两端分别与两根立柱上端固定连接；所述自动耦合机构位于两根立柱之间。
18.进一步地，所述底座采用气浮平台，所述光纤定位机构、自动耦合机构、固定架均固定在气浮平台的上端面。
19.本实用新型至少具有如下有益效果：
20.1)本实用新型的基于蝶形封装的激光器自动耦合系统通过侧视视觉系统、正视视觉系统对激光器与光纤耦合粗对准的位置进行界定，工控机控制光纤定位机构将光纤送到粗对准范围内后直接通过自动耦合机构进行精对准耦合，可极大程度提高生产效率。
21.2)本实用新型的基于蝶形封装的激光器自动耦合系统精对准耦合过程由工控机内的软件系统自动计算并控制耦合机构自动化进行高精度耦合，保证产品一致性的同时提高耦合率。
22.3)整个工艺流程都在气浮平台上进行，可有效避免外界震动对耦合精度造成影响，气浮平台结构设计可将输入源控制设备、反馈信号测量设备、轴控设备集一体化集成有效节省系统运行所需空间并提高设备美观性。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
24.图1为本实用新型实施例提供的基于蝶形封装的激光器自动耦合系统的结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例提供的基于蝶形封装的激光器自动耦合系统的局部放大
图；
26.图3为基于蝶形封装的激光器的结构示意图。
27.附图中，1为气浮平台，2为光纤定位机构，21为光纤夹持装置，22为光纤移动机构，3为侧视视觉系统，4为正视视觉系统，5为自动耦合机构，51为三维运动平台，52为支撑板，6为uv固化机构，61为uv固化灯，62为固定板，7为光纤维稳机构，71为夹持部，72为光纤夹持块，8为固定架，9为基于蝶形封装的激光器，91为光纤入口，10为光纤。
具体实施方式
28.下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.参见图1至图3，本实用新型实施例提供一种基于蝶形封装的激光器自动耦合系统，包括工控机、光纤定位机构2、视觉系统、自动耦合机构5，所述光纤定位机构2、视觉系统、自动耦合机构5分别与工控机连接，所述自动耦合机构5上设有用于支撑固定基于蝶形封装的激光器9的支撑板52，所述视觉系统安装在固定架8上，用于监测基于蝶形封装的激光器9与光纤的位置，所述光纤定位机构2用于夹持光纤10，所述自动耦合机构5用于带动基于蝶形封装的激光器进行位置调整，用于调整激光器与光纤的最佳耦合位置。
30.进一步地，所述视觉系统包括侧视视觉系统3、正视视觉系统4，所述侧视视觉系统3、正视视觉系统4安装在固定架8上，所述侧视视觉系统3的镜头朝向侧边的基于蝶形封装的激光器，所述侧视视觉系统3位于基于蝶形封装的激光器设置有光纤入口91的一侧，所述侧视视觉系统3用于对基于蝶形封装的激光器的光纤入口91位置进行监测，所述正视视觉系统4位于基于蝶形封装的激光器的上方，所述正视视觉系统4的镜头朝下，所述正视视觉系统4用于对光纤进入基于蝶形封装的激光器后的位置进行监测。
31.侧视视觉系统3、正视视觉系统4可以固定在固定架8上，不能移动，当然，也可以设置成正视视觉系统4可以沿水平方向移动，侧视视觉系统3可以沿竖直方向移动，具体结构如下：所述正视视觉系统4固定在第一平移机构上，所述第一平移机构安装在固定架8上，通过第一平移机构带动正视视觉系统4沿水平方向移动，所述侧视视觉系统3固定在升降机构上，所述升降机构安装在固定架8上，通过升降机构带动侧视视觉系统3沿竖直方向移动。第一平移机构、升降机构采用现有技术即可。
32.正视视觉系统4、侧视视觉系统3包括监视相机、镜头，所述镜头上设置光源，镜头与监视相机连接。
33.侧视视觉系统3基于图像识别技术可对光纤进入基于蝶形封装的激光器的入口进行图像显示保证光纤能正确进入基于蝶形封装的激光器。系统软件已对激光器与光纤耦合粗对准的位置进行界定，正视视觉系统4可对光纤进入基于蝶形封装的激光器后的位置以及形态进行显示，保证光纤姿态正确以及进入后的位置在耦合粗对准位置范围内。
34.进一步地，所述光纤定位机构2包括光纤夹持装置21。本实用新型的光纤夹持装置21可以采用现有技术中的光纤夹持装置21，光纤夹持装置21只需要具有夹持光纤的功能。本实施例的光纤夹持装置21包括下支撑件，下支撑件的上端设有用于容纳光纤的凹槽，光
纤10支撑在下支撑件的上端。本实施例的下支撑件为u型。光纤支撑在u型下支撑件的上端。
35.进一步地，本实施例的光纤夹持装置21还包括上夹紧件(图1中未示意)，上夹紧件的下端面也设有用于容纳光纤的凹槽，上夹紧件与下支撑件配合将光纤夹紧。上夹紧件可以通过螺栓与下支撑件固定连接，或上夹紧件通过转轴可开合的安装在下支撑件的上方。
36.所述光纤定位机构2还包括光纤移动机构22，所述光纤夹持装置21固定在光纤移动机构22上，通过光纤移动机构22带动光纤夹持装置21上的光纤移动，如通过光纤移动机构22将光纤夹持装置21上夹持的光纤从基于蝶形封装的激光器的光纤入口91送入基于蝶形封装的激光器内的指定位置。当然，本实用新型也可以不通过光纤移动机构22带动光纤移动，而是人工将光纤进行移动，如将光纤插入基于蝶形封装的pump激光器内的指定位置。
37.所述光纤移动机构22可以采用现有技术中的三维位移平台，光纤移动机构22只需要具有带动光纤夹持装置21三维移动的功能，不仅仅限于三维位移平台。
38.进一步地，光纤的一端伸入基于蝶形封装的激光器的光纤入口91与基于蝶形封装的激光器耦合，光纤的另一端与光功率计连接，通过光功率计监测光功率，光功率计与工控机连接，自动耦合机构5用于根据光功率计监测的光功率调整激光器与光纤的最佳耦合位置；所述自动耦合机构5包括三维运动平台51，所述支撑板52固定在三维运动平台51上。
39.可选地，基于蝶形封装的激光器自动耦合系统还包括光纤维稳机构7，所述光纤维稳机构7用于在光纤位置确定后对光纤进行夹持固定。
40.进一步地，所述光纤维稳机构7包括两个平行间隔设置的光纤夹持块72，所述光纤夹持块72安装在夹持部71上，夹持部71上固定有用于驱动两个光纤夹持块72靠近或远离的驱动组件，所述光纤夹持块72与驱动组件连接，所述夹持部71固定在电机的转轴上，通过电机转轴带动夹持部71转动，使光纤位于两个光纤夹持块72之间，控制驱动组件使两个光纤夹持块72靠近夹持光纤。所述驱动组件可以采用伸缩式电磁铁，但不限于伸缩式电磁铁。夹持部71的壳体上可以设置导向槽，用于对光纤夹持块72导向限位。光纤夹持块72与夹持部71壳体的导向槽滑动配合。
41.本实用新型可以设置光纤维稳机构7也可以不设置光纤维稳机构7。
42.进一步地，本实用新型的基于蝶形封装的激光器自动耦合系统还包括uv固化机构6，所述uv固化机构6用于在激光器与光纤耦合点胶后对胶水进行固化。
43.进一步地，所述uv固化机构6包括uv固化灯61，uv固化灯61通过固定板62安装在固定架8上。
44.进一步地，所述uv固化灯61固定在uv固化灯61安装板上，所述uv固化灯61安装板与固定架8上的固定板62铰接，使uv固化灯61安装板可以绕固定板62转动。
45.uv固化机构6可以固定在固定架8上，不能移动，当然，本实用新型的uv固化机构6也可以沿水平方向移动。
46.当uv固化机构6沿水平方向移动时，所述uv固化机构6包括uv固化灯61和第二平移机构，uv固化灯61通过固定板62安装在第二平移机构上，所述第二平移机构安装在固定架8上，通过第二平移机构带动固定板62上的uv固化灯61沿水平方向移动；所述uv固化灯61固定在uv固化灯61安装板上，所述uv固化灯61安装板与第二平移机构上的固定板62铰接，使uv固化灯61安装板可以绕固定板62转动。第二平移机构采用现有技术即可，如可以采用电机驱动丝杆螺母机构带动固定板62移动等。
47.优选地，所述uv固化灯61安装板与固定板62的端面铰接。固定板62安装在第二平移机构上，通过通过第二平移机构带动固定板62沿水平方向移动。
48.进一步地，所述光纤定位机构2、自动耦合机构5、固定架8均固定在底座上；所述固定架8包括横梁和两根立柱，两根立柱平行间隔设置，所述横梁的两端分别与两根立柱上端固定连接；所述自动耦合机构5位于两根立柱之间。
49.进一步地，所述底座采用气浮平台1，所述光纤定位机构2、自动耦合机构5、固定架8均固定在气浮平台1的上端面。气浮平台1：为系统提供气源、电源、减震以及对应的控制硬件支持。
50.本实用新型的基于蝶形封装的激光器自动耦合系统的操作流程包括：
51.1.将光纤以及激光器固定在系统的相应位置；
52.2.光纤进入基于蝶形封装的pump激光器入口定位，然后进行光纤姿态定位，再将激光器、光纤耦合粗对准位置定位；
53.3.上电使激光器发光后自动耦合；
54.4.点胶后uv固化。
55.本实用新型的工控机为系统控制核心可控制输入源控制及反馈信号测量设备进行信号输入以及信号测量，控制各子机构进行三维方向位置调整以及自动寻找激光器与光纤的最佳耦合位置。光纤定位机构2可将光纤固定并由工控机控制光纤移动机构22将光纤送入基于蝶形封装的激光器内的指定位置。光纤位置确定后，光纤维稳机构7对光纤进行夹持固定，保证光纤位置保持固定。光纤定位后，软件系统控制自动耦合机构5进行三维方向的高精度最佳耦合位置搜索直至搜索到耦合光功率最大位置后定位各机构。激光器与光纤耦合点胶后，软件系统控制uv固化机构6对胶水进行固化。
56.本实用新型的基于蝶形封装的激光器自动耦合系统采用图像识别、运动控制、自动耦合等技术，寻找基于蝶形封装的激光器与光纤的最佳耦合位置并进行自动化、高精度耦合。
57.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。