通过不接触焊接来粘接光学元件的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光学元件的焊接，特别涉及不直接与光学元件粘接部分接触来焊接光学元件以防潮气渗入光学元件内的装置和方法。该装置包括：至少两个光学元件，其内设有光学系统，其外由外壳包围；固定在每个光学元件一端并使光学系统对准的对准装置；分别布置在外壳两端的激光源，激光源发出激光束，并避免激光束聚焦在外壳外表面上；分别布置在激光源两上端的供铅装置，以向激光束上供应铅；以及控制激光源和供铅装置的一个控制器。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学元件例如一种光波导管，一种光准直仪，一种光衰减器，一种光隔离器等的焊接，特别涉及。存在若干焊接电子装置和光学元件的公知的方法。第一个方法是通过一个电烙铁来加热待焊接的部分，并且供应铅。第二种方法是在光学元件的周围放置一个高频感应加热器，并通过高频加热对待焊接的部分不断加热。第三种方法是通过将一个激光源用作加热源来进行焊接，这种方法适用于由于高封装密度而无法使用电烙铁的部位，或者适用于由于有许多待焊接的部分而有大量工作量的情况，例如，在Joseph R.Adamski等的名称为“二极管激光器焊接系统”的美国专利4963714中所述。最后，第四方法是通过使用棱镜改变光路来针对待焊接部分加热，该第四种方法适用于有许多不同的待焊接部分的情况。这里，在第一和第二方法中使用的铅呈丝的形式。然而，第三和第四方法使用了铅粉，该铅粉涂抹在待粘接部分的周围。根据公知的方法的焊接工艺频繁的应用于电子装置。然而为了在光学装置上应用这种焊接工艺，应该考虑下列事项(1)在对粘接部分加热期间可能产生的接触有可能会影响光学元件的对准；(2)光学元件的粘接部分应保持对称，以防由于热膨胀而使光学元件不能对准；(3)应该对对称的焊接部分均匀的进行加热，以防光学元件不能对准；(4)焊接部分应完全充满铅，以保证光学元件的可靠性；和(5)应确保光学元件能再造和大量生产。在前述考虑的基础上，对上述各焊接方法的缺点考察后，得出结论认为既非第一也非第二焊接方法符合前述所有的五点考虑。至于第三焊接方法，尽管满足光学元件对称的布置在一个平面内，但它不符合在三维空间内对称的前述考虑。至于第四焊接方法，尽管所希望的部分可能连接，但却不能保证对称。简而言之，尽管非常适用于电子装置，由于存在不对准的问题，传统的焊接方法不适用于光学元件。这就是说，在对焊接部分加热期间，如果铅与粘接部分的表面接触，光学元件可能不对准。而且作用到光学元件的粘接部分上的激光束不能保持对称，这导致由于热膨胀和热的不均匀分布而使光学元件对不准。结果影响了光学元件的特性，这样，降低了产品的可靠性。另外，还使光学元件的再造性和大量生产能力降低。因此，本专利技术的一个目的是提供一种，其中光学元件的焊接部分内部完全密封，以防止潮气渗入光学元件内。本专利技术的另一个目的是提供一种通过不接触焊接来粘接光学元件而且能够最大程度减少光学元件的特性变化的装置和方法。为了达到上述目的，本专利技术的粘接光学元件的一种装置包括一对内含光学系统并由外壳包围的光学元件；固定每个光学元件的一端并使光学元件的光学系统对准的一个对准装置；激光源，该激光源分别布置在外壳的预定端，以便发出激光束，并避免该光束聚焦在外壳的外表面上；分别布置在激光源的上端以便在激光束上供应铅(lead)的供铅装置；和自动控制激光源和供铅装置的可编程逻辑控制器(PLC)。为了达到上述目的，本专利技术的粘接光学元件的一种方法包括的步骤有将一对光学元件固定在一个对准装置上，以便使光学元件的光学系统对准；从多个激光源发出激光束并避免光束与光学元件的粘接部分的横截面接触，该光学元件的焊接部分布置在光学元件的外壳之间；经过一段预定时间之后，从供铅装置向激光束上供应铅；通过激光束熔化铅，使得铅流进在外壳之间的焊接部分内形成的空隙中；经过一段预定时间，在可编程逻辑控制器(PLC)的自动控制下，中断供铅装置的驱动力；和，在一段预定时间之后，在PLC控制下中断激光束。下面参考附图，通过详细的说明显然可以更好的从整体上理解本专利技术及其附加优点，其中相同的参考标记表示相同或类似的部件，其中附图说明图1是根据本专利技术的一个优选实施例，通过不接触焊接工艺来粘接光学元件的一个装置的一个结构示意图；图2是根据本专利技术的一个优选实施例，通过不接触焊接工艺来焊接光学元件的一个装置内的激光束位置和一个供铅位置的平面图；图3是根据本专利技术的一个优选实施例，内部填满铅从而以不接触焊接工艺方式固定的粘接部分的平面图；图4是根据本专利技术的一个优选实施例，在以不接触焊接工艺的方式来粘接光学元件期间，光学元件的光学性质变化相对于供铅时间的曲线；图5是根据本专利技术的一个优选实施例，在以不接触焊接工艺方式来粘接期间，一个焊接部分的温度变化曲线；和图6是根据本专利技术的一个优选实施例，在以不接触焊接工艺方式来粘接期间，供铅速度曲线。参见图1和2，根据本专利技术的一个优选实施例，粘接光学元件的装置包括具有不同的内装光学系统的光学元件26和28，光学元件的对准装置22和24，可连续工作的激光源10a和10b，供铅装置14a和14b，和铅16a与16b。而且，用来保护光学系统免受周围环境影响的一个外壳30设在光学元件26的外周边上。类似的，一个外壳32设在光学元件28的外周边上。通孔34对称地设在外壳32的两侧上，且用来固定外壳30和32的铅16a和16b流进通孔34内，与此同时光学元件26的一端固定到对准装置22上，光学元件28的一端固定到对准装置24上。可连续工作的激光源10a和10b以一个预定间距布置在光学元件26和28的两侧。激光源10a和10b分别发出激光束12a和12b，并避免激光束12a和12b的焦点与外壳32的外表面接触，激光束对一个粘接部分40加热(见图2和3更详细的表示粘接部分40)并融化铅16a和16b，从而使光学元件26和28固定。从激光源10a和10b发出的光束12a和12b的焦点处直径约为0.5mm-3mm，而且从激光源10a和10b发出的光束的电功率约是15W-40W。呈丝的形式提供的铅16a和16b的供铅装置14a和14b布置在每个激光源10a和10b的上端。供铅装置14a和14b在激光束12a和12b上提供铅16a和16b。这就是说，供铅装置14a和14b在光束12a和12b上提供铅16a和16b，因此在铅16a和16b不与粘接部分40直接接触的情况下在第一位置铅与光束接触。激光源10a和10b和供铅装置14a和14b由PLC(可编程逻辑控制器)42来自动控制。即，PLCA2控制激光源10a和10b的接通和关闭(开/关)，还控制铅16a和16b的供应时间，这样铅16a和16b对称的供应到光学元件26和28的左侧和右侧。下面，参考图1至图6来解释有关使用不接触焊接工艺的光学元件粘接装置的机构的操作和方法。首先，光学元件26固定和布置在对准装置22上，而光学元件28固定和布置在对准装置24上，如图1所示。在上述过程之后，对准装置使光学系统(未表示)对准，该光学系统自动或手动地封装在光学元件26和28内部。在光学系统处于最佳位置对准之后，PLC42控制激光源10a和10b。然后，激光源10a和10b发出激光束12a和12b，并避免光束与光学元件26的外壳30和光学元件28的外壳32的外表面接触。这就是说，激光源10a和10b发出光束12a和12b，如图1和2所示，因此光束可聚焦在该光束的焦点与光学元件的粘接部分40的外表面不接触的区域内。换句话说，激光束12a和12b的照射位置是光学元件的粘接部分40，只要光学元件26和28布置在光束12a和12b的焦距附近，激光源10a和10b可最大程度的加热。这里，光束12a和12b在其焦距上的焦点处的直径约为0.5到3毫米。尽管这取决于使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过不接触焊接来粘接光学元件的装置，该装置包括：至少两个光学元件，每个光学元件内部设有光学系统，且每个光学元件外部由一个单独的外壳包围；激光源，该激光源分别布置在所述外壳的径向相对侧，所述激光源发出激光束，并避免所述激光束聚焦在 所述外壳的外表面上；供铅装置，每个供铅装置布置在所述激光源的上面，所述供铅装置在激光束上供应铅以便将所述外壳焊接在一起；和控制器，自动控制所述激光源和所述供铅装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金映周，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]