激光加工的光学部件以及用于拾取和接合组件的相关方法技术

技术编号:15198153 阅读:25 留言:0更新日期:2017-04-21 14:02
公开了用于光学组件的方法和系统。光学组件可以包括可以不需要主动对准并且允许减小的性能差异的光学元件。为了允许利用诸如接合器工具的机器进行被动组装,组装部件可以具有使用激光微加工技术制造的基准标记和/或接合焊盘。

Optical component for laser processing and related method for picking and joining assembly

Method and system for optical assembly. The optical assembly may include an optical element that does not require active alignment and allows a reduced performance difference. In order to allow for passive use such as machine tool adapter assembly, assembly components can have the use of laser mark technology manufacturing and / or bonding pads and micro machining.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年7月29日提交的美国临时专利申请No.62/030,554的优先权,通过引用将其整体合并于此。
本公开涉及光学组件。更具体地,涉及激光加工的光学部件以及用于拾取和接合组件的相关方法。
技术介绍
构成光学组件的离散光学元件需要相对于彼此精确定位。目前,为了实现光学元件的精确定位以及由此实现所需的组件性能,采用耗时的主动调节过程。在这种过程期间,传播通过光学元件的光束可以用于对准。光学性能参数可以被测量并且用作调节光学元件的定位的反馈。在这种主动调节过程之后,则光学元件可以固定在合适位置。另外,诸如微透镜阵列的多元件光学部件可能呈现显著的元件间差异,从而不利地影响总体组件性能。换而言之,通常存在于制造的光学元件中的光学失真以及光学元件的非完美均匀性可能在对准中引入误差。消除主动对准的需求以及获取从减小的元件间差异所获得的性能增益将是有利的。本公开描述获得这些优点的光学元件、制造和组装方法。附图说明附图并入该说明书中并且组成该说明书的一部分,其图示了本公开的一个或更多个实施例,并且连同示例实施例的描述一起用于说明本公开的原理和实现方式。图1图示了具有光学元件(激光二极管条和微透镜阵列)的光学组件的一个实施例的概观。图2图示了激光烧蚀方法的示例。图3图示了激光二极管条和微透镜阵列的示例。图4图示了针对本公开的方法的示例性流程图。
技术实现思路
在本公开的第一方面,描述了一种光学组件,该光学组件包括:光学母板;在该光学母板的表面上的激光加工的激光二极管条;以及在该光学母板的表面上的激光加工的微透镜阵列,其中,激光加工的微透镜阵列与激光加工的激光二极管条对准,使得激光二极管发射的电磁波进入微透镜阵列。具体实施方式本公开描述了可以不需要主动对准并且允许减小的性能差异的制造和组装方法以及包括光学元件的光学组件。为了允许利用诸如接合器工具的机器进行被动组装,组装部件可以具有使用激光微加工技术制造的基准标记和/或接合焊盘。光学组件本公开描述了包括可以被动地安装在光学母板上的激光二极管条和微透镜阵列的光学组件(图1)。应当理解,图1的实施例是可以被动地安装在光学母板上的光学元件的更普遍情况的具体示例。光学元件和光学母板在本文中统称为组装部件。为了允许利用诸如接合器工具(例如,拾取、放置和接合工具)的机器进行被动组装,组装部件可以具有接合焊盘和/或一个或更多个基准标记。应当理解,这种接合焊盘和/或基准标记和/或组装部件(或它们的功件(feature))可以利用激光微加工技术来制造。在图1中,激光二极管条(105)组装在光学面包板(110)上。激光二极管条是可以以期望频率发出激光的二极管的阵列。如本领域的技术人员所理解的,在图1中,电磁波(即激光)在标准光学常规图中被示出为迹线(115)。在进入微透镜阵列(120)之前绘制迹线(115),并且在从微透镜阵列(120)出去之后绘制迹线(125)。微透镜阵列(120)是可以利用诸如激光加工的微制造技术制造的微透镜的阵列。基准标记基准标记是在多步骤制造处理期间用于部件对准的标记。机器视觉系统可识别的基准标记允许通过自动化工具对部件进行亚微米放置。在本公开中,可以例如使用激光微加工技术、特意将基准标记记在所有组装部件上或者一些组装部件上。在其它实施例中,所有组装部件或一些组装部件可具有可以有效地用作基准标记的整体功件。例如,激光二极管条通常可以涂覆有金层。这种涂覆将在其表面上涂抹任何基准标记。另外,可以以几微米的定位精确度劈开(cleave)二极管条的端面。另一方面,激光条在芯片顶部具有垂直于端面平面延伸的脊。这些脊与端面相接的点可以用作机器视觉系统的基准标记。接合焊盘在本公开中,可以在所有组装部件上或者一些组装部件上制造接合焊盘。在一些实施例中,可以使用硬接触“华夫(waffle)焊盘”和适合的接合方法(诸如,焊接)。这允许光学元件在光学母板上的精确被动竖直定位。在其它实施例中,可以使用其它类型的焊盘和接合方法。组装部件的制造组装部件(例如,光学元件和母板)的制造可以包括所有以下步骤或以下步骤中的一些,不一定以列出的顺序:1.坯料/基板的激光微加工,包括表面、基准标记、接合焊盘和其它功件;2.用以改善光学质量的可选择回流步骤(例如,激光辅助回流、火抛光等);3.金属化。激光微加工包括使用激光的元件制造,例如,激光烧蚀、切割或加热。回流步骤可以包括材料的局部加热或非局部加热以实现焊接。例如,回流焊接可以是焊膏可以用于暂时将一个或若干个电学部件附接至其接触焊盘的处理。然后,可以对整个组件或其一些部件进行受控加热,其使焊料熔化,从而永久连接接合处。激光辅助回流可以包括使用利用一个或更多个激光光束的局部加热的类似处理。如本领域的技术人员所理解的并且如装置的操作可能必需的,金属化可以包括添加金属迹线、接触或电极。应当理解,可以使用本文描述的方法来制造各种光学元件,包括但不限于:透镜、微透镜阵列、衍射光栅、棱镜、反射镜、平面光波电路及其元件(例如,波导)。所有这些光学元件或这些光学元件中的一些可以集成在本公开的装置中。在一些实施例中,基准标记、接合焊盘、部件的功件、整个部件或者这些元素的一些组合可以在同一制造步骤中制造,以确保精确的相对配准(registration)。在一些实施例中,激光微加工可以包括从加工件(坯料或基板)的表面对材料进行烧蚀。这种烧蚀可以在一个步骤、两个步骤(例如,粗材料去除和细材料去除)或者更多个步骤中执行。在一些实施例中,紧密聚焦的飞秒脉冲可以用于精确的烧蚀材料去除。在一些实施例中,几皮秒的脉冲以及更长的脉冲(高至几纳秒以及更长)可以用于烧蚀材料去除。例如,使用在紫外光谱范围中(例如,处于355nm)的亚纳秒脉冲可以允许实现低损坏/烧蚀处理阈值和高精度微加工。作为另一示例,可以为了高产量而使用纳秒紫外脉冲。在一些实施例中,替代从坯料的表面进行烧蚀材料去除,可以使用聚焦激光脉冲在材料体中修改材料的折射指数。这个处理可以用于创建或者修改光学元件,例如,(梯度指数光学)GRIN透镜、波导电路等。在一些实施例中,紧密聚焦的飞秒脉冲可以用于精确指数修改。在其它实施例中,几皮秒的脉冲(即持续时间在皮秒范围中的脉冲)可以用于折射指数修改。在其它实施例中,更长的脉冲(每个脉冲的持续时间高达几纳秒)可以用于折射指数修改。又一替选方式是使用激光微加工来进行表面烧蚀和体指数修改两者以制造具有所需性能的部件。为了获得最好的产量和部件性能,可以谨慎优化激光处理参数。激光处理的这种参数的一些示例是:扫描速度、重叠、通过次数、脉冲长度、重复率、波长、偏振、聚焦条件等。这种优化对于光学表面可能尤其重要。应当理解,可能需要使用不同的激光参数来执行不同的处理步骤。光学母板母板可以含有用于接合焊盘、凹处(pocket)、基座等的拓扑,以用于光学元件的定位并且允许光学元件彼此被动对准。这种光学母板可以提供针对电子部件(例如,电路迹线)和/或诸如散热器的热管理功件的构造(provision)。光学母板可以具有激光加工的功件和/或拓扑,或者可以整体被激光加工。光学母板可以例如制造在Au/Ti涂覆的AlN基板上。微透镜阵列在一些实施例中,微透镜阵列本文档来自技高网...
激光加工的光学部件以及用于拾取和接合组件的相关方法

【技术保护点】
一种光学组件,包括:光学母板;在所述光学母板的表面上的激光加工的激光二极管条;以及在所述光学母板的表面上的激光加工的微透镜阵列,其中,所述激光加工的微透镜阵列与所述激光加工的激光二极管条对准,使得激光二极管发射的电磁波进入所述微透镜阵列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.29 US 62/030,5541.一种光学组件,包括:光学母板;在所述光学母板的表面上的激光加工的激光二极管条;以及在所述光学母板的表面上的激光加工的微透镜阵列,其中,所述激光加工的微透镜阵列与所述激光加工的激光二极管条对准,使得激光二极管发射的电磁波进入所述微透镜阵列。2.根据权利要求1所述的光学组件,还包括:在所述光学母板、所述激光加工的微透镜阵列和所述激光加工的激光二极管条的至少一部分上的基准标记。3.根据权利要求1所述的光学组件,还包括:在所述光学母板、所述激光加工的微透镜阵列和所述激光加工的激光二极管条的至少一部分上的接合焊盘。4.根据权利要求1所述的光学组件,其中,所述激光二极管条包括布置为线性阵列的2至150个均匀间隔的发射器。5.根据权利要求4所述的光学组件,其中,所述发射器以150微米的间距隔开。6.根据权利要求1所述的光学组件,其中,所述光学母板是由Au/Ti涂覆的AlN基板制造的。7.一种用于制造根据权利要求1所述的光学组件的方法,所述方法包括:将激光脉冲聚焦在材料上,从而对所述材料的部分进行烧蚀,以制造激光加工的激光二极管条和激光加工的微透镜阵列;将所述激光加工的激光二极管条和所述激光加工的微透镜阵列定位在光学板上;以及对所述光学板上的所述激光加工的激光二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员:格雷戈里·大卫·米勒根纳季·伊梅舍夫詹姆斯·托马斯·特里普利特
申请(专利权)人:杜比实验室特许公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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