一种新型激光器耦合夹具的制作方法

1.本实用新型涉及激光器器件封装技术领域，尤其涉及一种新型激光器耦合夹具。


背景技术：

2.半导体激光器具有体积小、重量轻和发光效率高的特点。大功率半导体激光器普遍应用于光存储、光通信、医疗设备或者工业自动化领域。但是，半导体激光器本身输出的激光的光的质量有限，其在水平和垂直方向存在明显差异，出射光线存在不对称的缺点，通常需要对激光器的输出光束进行整形，采用透镜对输出光束压缩整形，并进行耦合封装，使其满足使用需求。
3.市面上已经有一些对蝶形封装的激光器进行光束整形及耦合的封装设备。但是该设备的结构不适用于to封装的激光器或者管状激光器结构，应用范围非常有限。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提出了一种能够适用于圆柱形或者to封装结构的半导体激光器的光束整形用的新型激光器耦合夹具。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种新型激光器耦合夹具，包括底座(1)、圆柱形的激光器、激光器夹持单元(2)、耦合透镜(3)、透镜调节单元(4)和成像筒(5)；激光器相对于底座(1)固定设置；
6.激光器夹持单元(2)固定设置在底座(1)上，激光器夹持单元(2)远离底座(1)的一端设置有激光器；激光器夹持单元(2)用于夹持激光器的外表面，激光器的轴向延伸方向的一端设置有出光部；
7.透镜调节单元(4)，设置在激光器夹持单元(2)一侧，透镜调节单元(4)的一端与底座(1)固定连接，透镜调节单元(4)的另一端朝向远离底座(1)的方向朝外延伸；
8.耦合透镜(3)，设置在透镜调节单元(4)远离底座(1)的一端并与透镜调节单元(4)固定连接，耦合透镜(3)还位于激光器的出光部一侧；透镜调节单元(4)调节耦合透镜(3)相对于激光器的出光部的位置；
9.成像筒(5)，设置在底座(1)上；成像筒(5)位于激光器的轴向延伸方向，且成像筒(5)可相对于底座(1)可滑动。
10.在以上技术方案的基础上，优选的，所述激光器夹持单元(2)包括第一支架(21)、固定座(22)、夹套(23)、锁紧夹头(24)、拉杆(25)、限位部(26)和驱动部(27)；第一支架(21)设置在底座(1)上，第一支架(21)的一端与底座(1)固定连接，第一支架(21)的另一端远离底座(1)竖直向上延伸；固定座(22)设置在第一支架(21)远离底座(1)的一端，固定座(22)水平延伸方向具有第一端(221)和第二端(222)；固定座(22)上设置有水平贯通第一端(221)与第二端(222)的第一腔体(100)，固定座(22)水平延伸的侧表面设置有第一通孔(200)，第一腔体(100)的内壁嵌设有环形的夹套(23)，夹套(23)与固定座(22)固定连接，夹套(23)轴向延伸方向的侧壁上设置有第二通孔(300)，第一通孔(200)与第二通孔(300)相
互连通；夹套(23)靠近固定座(22)第一端(221)方向的内壁上形成仿形部(231)；夹套(23)的内部设置有锁紧夹头(24)，锁紧夹头(24)沿着第一腔体(100)的轴向延伸方向延伸，且具有贯通的第二腔体(400)；锁紧夹头(24)的外表面与仿形部(231)的内表面或者夹套(23)的内表面相接触；第二腔体(400)内设置有拉杆(25)，拉杆(25)的一端与锁紧夹头(24)的内表面滑动连接，拉杆(25)的另一端朝向固定座(22)第二端(222)方向延伸并伸出固定座(22)的第一腔体(100)，拉杆(25)的轴向延伸方向的外表面还设置有限位槽(500)，限位槽(500)的延伸方向与拉杆(25)的轴向延伸方向平行；限位部(26)依次穿过第一通孔(200)与第二通孔(300)并抵持在拉杆(25)的限位槽(500)的表面；拉杆(25)伸出第一腔体(100)的一端与驱动部(27)连接；驱动部(27)带动拉杆(25)与锁紧夹头(24)相对于第一腔体(100)的轴向延伸方向直线运动；锁紧夹头(24)靠近固定座(22)第一端(221)的端部形成安放激光器的激光器放置部(240)。
11.优选的，所述仿形部(231)的轴向中心截面为梯形，仿形部(231)靠近第一端(221)的径向尺寸大于仿形部(231)靠近第二端(222)的径向尺寸。
12.优选的，所述锁紧夹头(24)包括环形本体(241)与若干卡爪(242)，环形本体(241)设置在夹套(23)内，环形本体(241)与夹套(23)或者拉杆(25)可滑动连接；环形本体(241)靠近固定座(22)第一端(221)的方向设置有若干卡爪(242)，各卡爪(242)的一端与环形本体(241)轴线延伸方向的一端固定连接，另一端分别沿着第一腔体(100)的轴向方向或者径向方向向外伸出，各卡爪(242)的外表面分别与仿形部(231)不同位置的内表面相接触；各卡爪(242)相对于第二腔体(400)的轴线方向中心对称设置，相邻的卡爪(242)之间呈间隙设置；各卡爪(242)远离环形本体(241)的端面设置有缺口，各缺口共同构成激光器放置部(240)。
13.进一步优选的，所述各卡爪(242)外表面所在的虚拟圆锥表面的斜度大于仿形部(231)内表面的斜度。
14.优选的，所述激光器夹持单元(2)还包括定位转台(28)，定位转台(28)设置在第一支架(21)与固定座(22)之间，固定座(22)靠近底座(1)的一端与定位转台(28)远离底座(1)的一端固定连接，定位转台(28)靠近底座(1)的一端与第一支架(21)远离底座(1)的一端转动连接；第一支架(21)靠近固定座(22)的第二端(222)的侧表面设置有截止部(600)，定位转台(28)的表面选择性的与截止部(600)的表面或者第一支架(21)远离底座(1)的端面相抵持。
15.优选的，所述透镜调节单元(4)包括第二支架(41)、调节组件(42)和悬臂(43)；第二支架(41)设置在激光器夹持单元(2)的一侧，并与底座(1)固定连接；第二支架(41)远离底座(1)的一端与调节组件(42)靠近底座(1)的一端固定连接；调节组件(42)远离底座(1)的另一端设置有悬臂(43)，悬臂(43)朝向固定座(22)第一端(221)方向延伸；悬臂(43)远离调节组件(42)的一端设置有透镜放置部(44)；耦合透镜(3)固定设置在透镜放置部(44)，且耦合透镜(3)位于激光器的出光光路上。
16.优选的，所述成像筒(5)包括中空的管壳(51)和滑轨(52)；滑轨(52)固定设置在底座(1)上，且沿着第一腔体(100)的轴向延伸方向水平设置；管壳(51)设置在滑轨(52)的活动部上并与滑轨(52)滑动连接；管壳(51)内部中空，管壳(51)轴向延伸方向的一端设置有进光孔(53)，管壳(51)轴向延伸方向的另一端设置有出光孔(54)；进光孔(53)与出光孔
(54)同轴设置并均位于激光器的出光光路上。
17.进一步优选的，还包括ccd摄像机(6)和显示器，ccd摄像机(6)设置在滑轨(52)的活动部上，并抵持在管壳(51)开设出光孔(54)的一侧；ccd摄像机(6)与显示器电性连接。
18.优选的，所述驱动部(27)与拉杆(25)伸出第一腔体(100)的一端螺纹连接。
19.本实用新型提供的一种新型激光器耦合夹具，相对于现有技术具有以下有益效果：
20.(1)本实用新型通过激光器夹持单元对待整形及耦合的激光器进行可靠夹持，通过透镜调节单元带着耦合透镜进行可调的耦合，在光路上的成像筒内进行成像，获取较佳的整形及耦合效果；
21.(2)激光器夹持单元的拉杆向着固定座第二端直线运动，带动锁紧夹头的各卡爪抵紧仿形部，并逐渐减小各卡爪的间距，实现对激光器放置部的整形，夹紧激光器外表面的不同位置；
22.(3)定位转台可相对于第一支架旋转，改变激光器放置部的朝向，便于竖直放置激光器，防止激光器水平放置导致的掉落现象发生；
23.(4)透镜调节单元的调节组件可在三个轴向进行平移和旋转的微调，更好的调节耦合透镜的姿态。
附图说明
24.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他的附图。
25.图1为本实用新型一种新型激光器耦合夹具的立体图；
26.图2为本实用新型一种新型激光器耦合夹具的激光器夹持单元、耦合透镜与透镜调节单元的组合状态立体图；
27.图3为本实用新型一种新型激光器耦合夹具的激光器夹持单元的半剖前视图；
28.图4为本实用新型一种新型激光器耦合夹具的激光器夹持单元的爆炸状态立体图；
29.图5为本实用新型一种新型激光器耦合夹具的激光器夹持单元的爆炸状态半剖前视图；
30.图6为本实用新型一种新型激光器耦合夹具的成像筒与ccd摄像机的组合状态立体图。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
32.如图1和2所示，本实用新型提供了一种新型激光器耦合夹具，包括底座1、圆柱形
的激光器、激光器夹持单元2、耦合透镜3、透镜调节单元4、成像筒5以及ccd摄像机6和显示器；激光器相对于底座1固定设置；
33.激光器夹持单元2固定设置在底座1上，激光器夹持单元2远离底座1的一端设置有激光器；激光器夹持单元2用于夹持激光器的外表面，激光器的轴向延伸方向的一端设置有出光部；激光器夹持单元2用于夹持激光器的当前位置，保证出光方向稳定。
34.透镜调节单元4设置在激光器夹持单元2一侧，透镜调节单元4的一端与底座1固定连接，透镜调节单元4的另一端朝向远离底座1的方向朝外延伸；透镜调节单元4调节耦合透镜3相对于激光器的出光部的位置。
35.耦合透镜3设置在透镜调节单元4远离底座1的一端并与透镜调节单元4固定连接，耦合透镜3还位于激光器的出光部一侧，激光器射出的光径向通过耦合透镜3。
36.成像筒5设置在底座1上；成像筒5位于激光器的轴向延伸方向，且成像筒5可相对于底座1可滑动。
37.由图可知，本实用新型采用圆形的激光器，激光器夹持单元2可对该激光器的圆周方向的侧表面进行多处可靠夹持，适用于该类型激光器的耦合校准。如图1所示，在底座1上，可设置多组激光器夹持单元2、耦合透镜3、透镜调节单元4、成像筒5以及ccd摄像机6，可同时进行多个激光器的耦合工序。
38.如图2—5所示，激光器夹持单元2用于对激光器的表面进行多点可靠夹持，其具体结构为：激光器夹持单元2包括第一支架21、固定座22、夹套23、锁紧夹头24、拉杆25、限位部26和驱动部27；第一支架21设置在底座1上，第一支架21的一端与底座1固定连接，第一支架21的另一端远离底座1竖直向上延伸；固定座22设置在第一支架21远离底座1的一端，固定座22水平延伸方向具有第一端221和第二端222；固定座22上设置有水平贯通第一端221与第二端222的第一腔体100，固定座22水平延伸的侧表面设置有第一通孔200，第一腔体100的内壁嵌设有环形的夹套23，夹套23与固定座22固定连接，夹套23轴向延伸方向的侧壁上设置有第二通孔300，第一通孔200与第二通孔300相互连通；夹套23靠近固定座22第一端221方向的内壁上形成仿形部231；夹套23的内部设置有锁紧夹头24，锁紧夹头24沿着第一腔体100的轴向延伸方向延伸，且具有贯通的第二腔体400；锁紧夹头24的外表面与仿形部231的内表面或者夹套23的内表面相接触；第二腔体400内设置有拉杆25，拉杆25的一端与锁紧夹头24的内表面滑动连接，拉杆25的另一端朝向固定座22第二端222方向延伸并伸出固定座22的第一腔体100，拉杆25的轴向延伸方向的外表面还设置有限位槽500，限位槽500的延伸方向与拉杆25的轴向延伸方向平行；限位部26依次穿过第一通孔200与第二通孔300并抵持在拉杆25的限位槽500的表面，限位部26起到限制拉杆25移动方向的效果；拉杆25伸出第一腔体100的一端与驱动部27连接；驱动部27带动拉杆25与锁紧夹头24相对于第一腔体100的轴向延伸方向直线运动；锁紧夹头24靠近固定座22第一端221的端部形成安放激光器的激光器放置部240。
39.本实用新型中，驱动部27与拉杆25伸出第一腔体100的一端螺纹连接。当然驱动部27与拉杆25也可以采用涡轮蜗杆连接方式；驱动部也可以采用直线驱动机构，如气缸或者液压缸的形式驱动拉杆25进行轴向运动，在此不再赘述。本方案中，受到驱动部27的旋转，在限位部26的限位作用下，将该旋转运动转变为拉杆25轴向方向的位移。使得锁紧夹头24朝向第二端222方向移动，锁紧夹头24受到仿形部231的挤压变形，使得激光器放置部240夹
紧激光器。
40.作为本方案的进一步改进，如图4和5所示：锁紧夹头24包括环形本体241与若干卡爪242，环形本体241设置在夹套23内，环形本体241与夹套23或者拉杆25可滑动连接；环形本体241靠近固定座22第一端221的方向设置有若干卡爪242，各卡爪242的一端与环形本体241轴线延伸方向的一端固定连接，另一端分别沿着第一腔体100的轴向方向或者径向方向向外伸出，各卡爪242的外表面分别与仿形部231不同位置的内表面相接触；各卡爪242相对于第二腔体400的轴线方向中心对称设置，相邻的卡爪242之间呈间隙设置；各卡爪242远离环形本体241的端面设置有缺口，各缺口共同构成激光器放置部240。由图可知，环形本体241靠近立杆25的一端设置有卡环，对应的，在拉杆25上设置有卡槽，卡环与卡槽可滑动连接，即环形本体241可相对于拉杆25旋转。环形本体241端部设置有向第一端221以及向着仿形部231方向延伸的多个卡爪242，各卡爪242中心处共同构成夹持激光器的激光器放置部240，即环形的容置区域，该区域的直径受卡爪242受力情况而变化。
41.图5中的仿形部231的轴向中心截面为梯形，仿形部231靠近第一端221的径向尺寸大于仿形部231靠近第二端222的径向尺寸。同样如图5所示，各卡爪242外表面所在的虚拟圆锥表面的斜度大于仿形部231内表面的斜度。这样当拉杆25朝着第二端222方向轴向运动时，各卡爪242的弧形的外表面会抵紧在仿形部231内表面，由于斜度不同，在拉杆带动锁紧夹头24的移动过程中，各卡爪242收到仿形部231的挤压，向着锁紧夹头24的中心轴线方向发生形变，从而改变激光器放置部的所在的虚拟圆周的直径，起到夹紧激光器外表面的效果。
42.图4与图5所示的激光器放置部240为水平方向，直接放入激光器可能会掉落，为改善该情形，激光器夹持单元2还设置有定位转台28。定位转台28设置在第一支架21与固定座22之间，固定座22靠近底座1的一端与定位转台28远离底座1的一端固定连接，定位转台28靠近底座1的一端与第一支架21远离底座1的一端转动连接；第一支架21靠近固定座22的第二端222的侧表面设置有截止部600，定位转台28的表面选择性的与截止部600的表面或者第一支架21远离底座1的端面相抵持。定位转台28可带动固定座22一起旋转，使得初始位置的激光器放置部240的开口朝上，便于放置激光器，且不易掉落。再旋紧驱动部27，使得激光器放置部240夹紧激光器后，在旋转定位转台28至水平位置即可。
43.如图2所示，图示展示了一种透镜调节单元4的具体结构。透镜调节单元4包括第二支架41、调节组件42和悬臂43；第二支架41设置在激光器夹持单元2的一侧，并与底座1固定连接；第二支架41远离底座1的一端与调节组件42靠近底座1的一端固定连接；调节组件42远离底座1的另一端设置有悬臂43，悬臂43朝向固定座22第一端221方向延伸；悬臂43远离调节组件42的一端设置有透镜放置部44；耦合透镜3固定设置在透镜放置部44，且耦合透镜3位于激光器的出光光路上。
44.如图6所示，成像筒5包括中空的管壳51和滑轨52；滑轨52固定设置在底座1上，且沿着第一腔体100的轴向延伸方向水平设置；管壳51设置在滑轨52的活动部上并与滑轨52滑动连接；管壳51内部中空，管壳51轴向延伸方向的一端设置有进光孔53，管壳51轴向延伸方向的另一端设置有出光孔54；进光孔53与出光孔54同轴设置并均位于激光器的出光光路上。
45.如图6所示，为了更好的观察激光耦合情况，本实用新型还包括ccd摄像机6和显示
器，ccd摄像机6设置在滑轨52的活动部上，并抵持在管壳51开设出光孔54的一侧；ccd摄像机6与显示器电性连接。
46.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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。