同轴型光电子器件的耦合对准装置及耦合对准方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种同轴型光电子器件的耦合对准装置及耦合对准方法，该耦合对准装置包括安装底座、上夹具和下夹具，上夹具通过升降装置装设于安装底座上，下夹具通过对准装置装设于安装底座上并可由对准装置驱动分别沿X轴移动、沿Y轴移动、绕X轴摆动以及绕Y轴摆动；下夹具包括底座以及夹具组件，底座上设有以恒定的支承力支承夹具组件并可使夹具组件上下滑动的支承组件；耦合对准装还包括位移检测组件以及控制器。该耦合对准方法包括装夹器件、Z轴位置调整、角度对准、粗对准和精对准等步骤。本发明专利技术具有结构设计合理、能进行多自由度调整、自动化程度高、可大大提高生产效率以及产品质量等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，该耦合对准装置包括安装底座、上夹具和下夹具，上夹具通过升降装置装设于安装底座上，下夹具通过对准装置装设于安装底座上并可由对准装置驱动分别沿X轴移动、沿Y轴移动、绕X轴摆动以及绕Y轴摆动；下夹具包括底座以及夹具组件，底座上设有以恒定的支承力支承夹具组件并可使夹具组件上下滑动的支承组件；耦合对准装还包括位移检测组件以及控制器。该耦合对准方法包括装夹器件、Z轴位置调整、角度对准、粗对准和精对准等步骤。本专利技术具有结构设计合理、能进行多自由度调整、自动化程度高、可大大提高生产效率以及产品质量等优点。【专利说明】
本专利技术涉及光电子器件精密封装
，具体涉及一种同轴型光电子器件的耦 合对准装置及耦合对准方法。
技术介绍
光信息技术的发展推动着通讯事业的进步，随着光纤通讯和光纤传感技术的发 展，光电子器件的制备成为了光信息技术进一步发展的关键。光电子器件的封装技术影响 着光电子器件的可靠性，关键的封装工艺和全自动封装设备可以大幅度提高生产效率和 保证器件质量。 光有源器件是光纤通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号 的关键器件，是光传输系统的"心脏"，它包括光源，如发光二极管（Light Emitting Diode， LED)和激光二极管（Laser diode，LD)、光检测器和光放大器等。如何提高同轴型光电子 器件的性能、质量以及降低成本，是当前工业上封装制造的关键问题，其核心技术在于耦合 对准与焊接。 光电子器件的成本主要在于封装过程，其封装成本约占总成本的70% ~90%，目 前，光电子器件产业化仍处于较落后的阶段，大部分以手工操作进行，手工操作的基本过程 是：首先借助显微镜对光源器件和单模光纤（Single Mode Fiber，SMF)进行初步对准，获得 一定的初始光耦合功率，然后通过光功率计检测耦合进入SMF的光功率，手动调整光源器 件和SMF的相对位置，从而现实精对准，最后再通过激光焊接组件，实现固接。由于是手工 操作，操作人员的技能熟练程度有所差异，导致产品的质量不稳定、成品率低、生产速度慢、 生产成本高和生产设备占地面积大等。光电子器件较高的封装成本和较低的封装效率，极 大的阻碍了光纤通信技术的发展，而行业上对高性能低成本光电子器件的需求越来越大， 为了改变这种现状，必须实现器件封装过程的自动化和高效化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构设计合理、 能进行多自由度调整、自动化程度高、可大大提高生产效率以及产品质量的同轴型光电子 器件的耦合对准装置，还相应提供一种该耦合对准装置的耦合对准方法。 为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案： 一种同轴型光电子器件的耦合对准装置，包括安装底座、上夹具和下夹具，所述上夹具 通过升降装置装设于安装底座上并可由升降装置驱动沿Z轴升降运动，所述下夹具通过对 准装置装设于安装底座上并可由对准装置驱动分别沿X轴移动、沿Y轴移动、绕X轴摆动以 及绕Y轴摆动；所述下夹具包括底座以及用于夹持下器件的夹具组件，所述夹具组件沿坚 直方向滑设于所述底座上，所述底座上设有以恒定的支承力支承夹具组件并可使夹具组件 上下滑动的支承组件；所述耦合对准装还包括用于检测夹具组件上下滑动位置的位移检测 组件以及用于控制升降装置和对准装置动作的控制器，所述控制器分别与所述位移检测组 件、升降装置和对准装置电连接。 上述耦合对准装置，优选的，所述对准装置包括第一 X轴自动直线滑台、第一 Y轴 自动直线滑台、θχ轴自动旋转滑台、07轴自动旋转滑台以及安装底座，所述第一X轴自动 直线滑台、第一 Υ轴自动直线滑台、Θ X轴自动旋转滑台和Θ y轴自动旋转滑台依次叠加装 设于所述安装底座上，所述下夹具装设于所述Θ y轴自动旋转滑台上。 上述耦合对准装置，优选的，所述支承组件包括与恒压气源相连的气缸以及用于 限制夹具组件滑动范围的限位机构，所述气缸装设于底座上，所述夹具组件与所述气缸的 伸缩杆相连。 上述耦合对准装置，优选的，所述位移检测组件包括设于底座上的涡流式位移传 感器以及设于夹具组件上的传感器感应片。 上述耦合对准装置，优选的，所述升降装置包括支撑座、第一 Z轴自动直线滑台和 转接板，所述支撑座装设于安装底座上，所述第一 Z轴自动直线滑台通过转接板装设于支 撑座上，所述上夹具装设于所述第一 Z轴自动直线滑台上。 上述耦合对准装置，优选的，所述上夹具包括安装座、第一夹具头、第一锁紧套筒 以及用于驱动所述第一锁紧套筒伸缩运动的伸缩驱动件，所述第一夹具头固定装设于所述 安装座上，所述第一夹具头设有用于夹持上器件的多个第一弹性夹瓣，所述多个第一弹性 夹瓣沿圆周布置，所述第一锁紧套筒套设于所述第一夹具头的外部，所述伸缩驱动件与所 述第一锁紧套筒相连并可驱动所述第一锁紧套筒推动所有第一弹性夹瓣径向向内同步运 动；所述第一夹具头设有位于多个第一弹性夹瓣上的第一锥形面；所述第一锁紧套筒包括 外筒以及通过紧固件连接于所述外筒中的铜锥套，所述铜锥套设有用于与所述第一锥形面 配合迫使所有第一弹性夹瓣径向向内同步运动的第二锥形面。 上述耦合对准装置，优选的，所述夹具组件包括夹具安装板以及装设于所述夹具 安装板上的第二夹具头，所述第二夹具头设有多个沿圆周布置的第二弹性夹瓣以及位于多 个第二弹性夹瓣上的第三锥面，所述夹具组件还包括用于驱动多个第二弹性夹瓣同步径向 向内运动夹放下器件的第二锁紧套筒以及与所述第二锁紧套筒相连的拨杆，所述第二锁紧 套筒套设于第二夹具头上并与第二夹具头螺纹连接，所述第二锁紧套筒设有用于与第三锥 面配合迫使所有第二弹性夹瓣同步径向向内运动的第四锥面。 作为一个总的技术构思，本专利技术还一种耦合对准方法，包括以下步骤： ① 上夹具装夹光纤组件，下夹具装夹光收发组件； ② 控制器控制升降装置驱动上夹具以5~20mm/s的速度下降至使光纤组件与光收发组 件间隔l~2mm的高度，再以0. l~lmm/s的速度下降至使光纤组件与光收发组件相接触的高 度； ③ 控制器控制对准装置的ΘΧ轴自动旋转滑台和0y轴自动旋转滑台分别进行角度对 准；角度对准具体包括：控制旋转滑台以〇. 1~〇. 5度的步长正向和反向各运动3~6步，检测 每一步运动后夹具组件的位移，再控制旋转滑台运动到使夹具组件离上夹具最近的角度； ④ 控制器控制对准装置的第一X轴自动直线滑台和第一Y轴自动直线滑台分别进行螺 旋扫描，使光功率达到或超过设定的粗对准阈值； 螺旋扫描具体包括：设置多个光功率阈值区间七一己，P2-P3，…Ph-Pm，Pi < P2 < P3…< PN_i < PN，且N彡5,各阈值区间分别设置步长和步长增量参数，所有阈值区间的步 长和步长增量的取值范围均为1飞微米，且各阈值区间的步长和步长增量按光功率阈值增 大的顺序逐个减小； 控制器控制直线滑台以1(Γ20微米的初始步长、5~10微米的初始步长增量进行大范围 初始螺旋扫描，同时检测光纤组件和光收发组件的耦合光功率，直至检测到大于Pi的光功 率值，停止初始螺旋扫描；以该检测的光功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同轴型光电子器件的耦合对准装置，其特征在于：包括安装底座（75）、上夹具（2）和下夹具（3），所述上夹具（2）通过升降装置（6）装设于安装底座（75）上并可由升降装置（6）驱动沿Z轴升降运动，所述下夹具（3）通过对准装置（7）装设于安装底座（75）上并可由对准装置（7）驱动分别沿X轴移动、沿Y轴移动、绕X轴摆动以及绕Y轴摆动；所述下夹具（3）包括底座（31）以及用于夹持下器件（101）的夹具组件（32），所述夹具组件（32）沿竖直方向滑设于所述底座（31）上，所述底座（31）上设有以恒定的支承力支承夹具组件（32）并可使夹具组件（32）上下滑动的支承组件（33）；所述耦合对准装还包括用于检测夹具组件（32）上下滑动位置的位移检测组件以及用于控制升降装置（6）和对准装置（7）动作的控制器，所述控制器分别与所述位移检测组件、升降装置（6）和对准装置（7）电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段吉安，卢胜强，郑煜，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43