光通信次模塊自動耦合裝置及耦合方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種光通信次模塊自動耦合裝置及耦合方法，通過設(shè)置能夠在三維的三個方向上運動的X軸、Y軸、Z軸，使在進行耦合作業(yè)時能夠精準的自動校正上夾具中的元件與下夾具中的元件的相對位置，并使得X軸、Y軸、Z軸都往光功率變大的方向移動，最后使得光功率最大值后，對光纖標準連接器機構(gòu)管芯及激光二極管進行激光焊接形成光通信次模塊，從而實現(xiàn)快速高效精準的自動耦合作業(yè)。
【專利說明】光通信次模塊自動耦合裝置及耦合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信次模塊制造領(lǐng)域，特別涉及半導體激光二極管自動耦合制造成光通信次模塊的部分。
【背景技術(shù)】
[0002]光通信是指通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸通信數(shù)據(jù)信息的通信方式，包括從器件到系統(tǒng)制造等多個環(huán)節(jié)。光通信因其頻帶寬、容量大、中繼距離長、抗干擾性強、保密性強等特點得到飛速發(fā)展。20世紀90年代以來，光通信已成為各國電信業(yè)務(wù)傳輸?shù)闹饕侄?。光通信關(guān)鍵部分是一個光電轉(zhuǎn)換的過程，通過一個半導體激光二極管把電轉(zhuǎn)化成光，再通過光纖進行信息傳輸通信，而這個光電轉(zhuǎn)化的過程就是由半導體激光二極管完成。因此，激光二極管需要封裝成能夠與光纖標準跳線或者光纖標準連接器相對接的結(jié)構(gòu)，即光通信次模塊，例如光發(fā)射次模塊TOSA (Transmitter Optical Sub Assembly)、光發(fā)射接收次模塊BOSA(B1-directional Optical Sub Assembly)、光接收次模塊 ROSA (Receiver Optical Subassembly)。
[0003]光通信次模塊接口 一般是由一個套筒、一個插芯和金屬件組成標準的接口，如下圖所示，首先電信號通過激光二極管轉(zhuǎn)化成光信號，通過激光二極管的頂部透鏡聚焦形成一個直徑在5-10微米的光斑，用耦合的方法使得這個微米級的光斑正好在插芯的纖芯內(nèi)，單模插芯的纖芯的直徑為9微米，因此把微米級的光斑耦合進入一個微米級的纖芯孔中，對耦合的工裝、裝夾的精度穩(wěn)定性，焊接的能量等方面都要求很嚴格。現(xiàn)在絕大部分的光通信次模塊的耦合過程都是依靠人手手工操作實現(xiàn)的，整個過程中的主觀判斷因數(shù)太多，t匕如夾具的使用習慣、產(chǎn)線生產(chǎn)工藝的配合、人員情緒等等因素，使得耦合得到的產(chǎn)品品質(zhì)的一致性難以控制，從而影響下游的產(chǎn)品生產(chǎn)。
[0004]近年來，由于國家對光通信產(chǎn)業(yè)的支持，光通信行業(yè)得到迅速發(fā)展，因此對光通信產(chǎn)品的需求量也越來越大，同時，光通信產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的門檻降低，大批光模塊廠家的出現(xiàn)。各個公司背景、服務(wù)的對象以及實力等因素，實際設(shè)計生產(chǎn)的激光次模塊外形尺寸各有差異，導致存在多種類型的耦合工裝夾具，各種工裝生產(chǎn)的工藝不同，進而生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，產(chǎn)品的合格率和成本都不同，競爭也越來越激烈，制造的產(chǎn)品良莠不齊，并且設(shè)備商對光模塊廠家的產(chǎn)品要求也越來越高。
[0005]從上述的情況下，對于品質(zhì)、產(chǎn)量和價格的要求，需要一種新的生產(chǎn)工藝保證生產(chǎn)效率，降低耦合成本，保持產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和產(chǎn)品的合格率，光通信次模塊生產(chǎn)耦合自動化成為一個必然的趨勢。
[0006]因此，需要一種新的技術(shù)方案以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種光通信次模塊自動耦合裝置。[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明光通信次模塊自動耦合裝置可采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種光通信次模塊自動耦合裝置，包括底座、承載于底座上的下夾具、對應(yīng)下夾具設(shè)置并位于下夾具之上的上夾具、連接上夾具并在豎直方向運動的Z軸、驅(qū)動Z軸運動的Z軸驅(qū)動器、連接下夾具并橫向運動的X軸、同樣連接下夾具并橫向移動的Y軸、驅(qū)動X軸運動的X軸驅(qū)動器、驅(qū)動Y軸運動的Y軸驅(qū)動器；所述下夾具下部分延伸入底座中，X軸及Y軸同樣插入底座中并與下夾具連接；所述X軸及Y軸的運動方向相互垂直。
[0010]該光通信次模塊自動耦合裝置通過設(shè)置能夠在三維的三個方向上運動的X軸、Y軸、Z軸,使在進行稱合作業(yè)時能夠精準的自動校正上夾具中的元件與下夾具中的元件的相對位置。
[0011]使用上述的光通信次模塊自動耦合裝置的耦合方法，將激光二極管安裝在下夾具中，光纖標準連接器機構(gòu)管芯安裝于上夾具中，通過移動X軸、Y軸、Z軸控制激光二極管及光纖標準連接器機構(gòu)管芯的相對位置，同時將光纖標準連接器機構(gòu)管芯和外接光纖跳線相連接并將耦合得到的光功率值反饋顯示到一個顯示屏上，在耦合的過程中，顯示屏上顯示的光功率值不斷變化，使得X軸、Y軸、Z軸都往光功率變大的方向移動，最后使得光功率最大值后，對光纖標準連接器機構(gòu)管芯及激光二極管進行激光焊接形成光通信次模塊。
[0012]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明光通信次模塊自動耦合裝置及耦合方法的有益效果有:
[0013]1、一人對應(yīng)一個設(shè)備的高度集成模式，取代目前傳統(tǒng)的多人手工耦合對應(yīng)一臺焊接機器的方式，降低人力生產(chǎn)成本，易于實現(xiàn)流水化生產(chǎn)，減少內(nèi)耗，提高生產(chǎn)效率；
[0014]2、全自動實時監(jiān)控光功率變化，能夠有效降低人為因素的影響，保證產(chǎn)品的一次成品率；
[0015]3、實現(xiàn)耦合焊接的數(shù)字化監(jiān)控，提高產(chǎn)品過程監(jiān)控能力，保證焊接穩(wěn)定性，能夠?qū)崟r篩選光功率變化大的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的合格率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明中光通信次模塊自動耦合裝置的立體圖。
[0017]圖2是本發(fā)明中光通信次模塊自動耦合裝置的主視圖。
[0018]圖3是本發(fā)明中自動耦合原理圖。
[0019]圖4是本發(fā)明中耦合方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0021]請參閱圖1所示，本發(fā)明公開一種光通信次模塊自動耦合裝置，包括底座1、承載于底座I上的下夾具2、對應(yīng)下夾具2設(shè)置并位于下夾具2之上的上夾具3、連接上夾具3并在豎直方向運動的Z軸4、驅(qū)動Z軸4運動的Z軸驅(qū)動器5、連接下夾具2并橫向運動的X軸6、同樣連接下夾具2并橫向移動的Y軸7、驅(qū)動X軸6運動的X軸驅(qū)動器8、驅(qū)動Y軸7運動的Y軸驅(qū)動器9 ;所述下夾具2下部分延伸入底座I中，X軸6及Y軸7同樣插入底座I中并與下夾具2連接；所述X軸6及Y軸7的運動方向相互垂直。該光通信次模塊自動耦合裝置還包括橫梁10、支撐橫梁10兩側(cè)并安裝于底座I上的一對支撐腿11。所述橫梁10兩側(cè)套設(shè)在支撐腿11上并在支撐腿11上豎直移動。支撐腿11上套設(shè)有彈簧12，彈簧12的兩端分別抵靠橫梁10及底座I。所述Z軸4上設(shè)有在豎直方向上定位橫梁10的定位裝置13，所述定位裝置13位于橫梁10上并抵靠橫梁10。定位裝置13能夠使得焊接前位于上夾具3中的光纖標準連接器機構(gòu)管芯及位于下夾具2中的激光二極管完全緊密貼合，并經(jīng)定位裝置13的鎖緊，耦合平移的過程中上下兩部分仍然是完全緊密貼合。所述底座I上設(shè)有激光器供電插座14，激光器供電插座14連接下夾具2并給予下夾具2中設(shè)置的導電裝置供電。所述X軸、Y軸、Z軸均連接有位置傳感器，耦合焊接完成后，重復復位至機械原始位置。
[0022]使用上述的光通信次模塊自動耦合裝置的耦合方法為:將激光二極管安裝在下夾具2中，光纖標準連接器機構(gòu)管芯安裝于上夾具3中，通過移動X軸6、Y軸7、Z軸4控制激光二極管及光纖標準連接器機構(gòu)管芯的相對位置，同時將光纖標準連接器機構(gòu)管芯和外接光纖跳線相連接并將耦合得到的光功率值反饋顯示到一個顯示屏上，在耦合的過程中，顯示屏上顯示的光功率值不斷變化，使得X軸6、Y軸7、Z軸4都往光功率變大的方向移動，最后使得光功率最大值后，對光纖標準連接器機構(gòu)管芯及激光二極管進行激光焊接形成光通信次模塊。光纖標準連接器機構(gòu)管芯沒有接收到激光器發(fā)射出光時，X軸、Y軸、Z軸一定的范圍內(nèi)做往復的掃描運動，直到找到光。當機械的原始位置確定后，每個光通信次模塊耦合制造完成后，都會自動復位到機械的原始位置，保證下一次耦合過程的完成。
[0023]綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點為:
[0024]1、一人對應(yīng)一個設(shè)備的高度集成模式，取代目前傳統(tǒng)的多人手工耦合對應(yīng)一臺焊接機器的方式，降低人力生產(chǎn)成本，易于實現(xiàn)流水化生產(chǎn)，減少內(nèi)耗，提高生產(chǎn)效率，從而提高公司生存競爭力；
[0025]2、全自動實時監(jiān)控光功率變化，能夠有效降低人為因素的影響，保證產(chǎn)品的一次成品率；
[0026]3、實現(xiàn)耦合焊接的數(shù)字化監(jiān)控，提高產(chǎn)品過程監(jiān)控能力，保證焊接穩(wěn)定性，能夠?qū)崟r篩選光功率變化大的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的合格率。
[0027]4、定位裝置使得模塊上下兩部分自動貼合，保證次模塊光功率穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1.一種光通信次模塊自動耦合裝置，其特征在于:包括底座、承載于底座上的下夾具、對應(yīng)下夾具設(shè)置并位于下夾具之上的上夾具、連接上夾具并在豎直方向運動的Z軸、驅(qū)動Z軸運動的Z軸驅(qū)動器、連接下夾具并橫向運動的X軸、同樣連接下夾具并橫向移動的Y軸、驅(qū)動X軸運動的X軸驅(qū)動器、驅(qū)動Y軸運動的Y軸驅(qū)動器；所述下夾具下部分延伸入底座中，X軸及Y軸同樣插入底座中并與下夾具連接；所述X軸及Y軸的運動方向相互垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光通信次模塊自動耦合裝置，其特征在于:還包括橫梁、支撐橫梁兩側(cè)并安裝于底座上的一對支撐腿；所述橫梁兩側(cè)套設(shè)在支撐腿上并在支撐腿上豎直移動；支撐腿上套設(shè)有彈簧，彈簧的兩端分別抵靠橫梁及底座，所述Z軸上設(shè)有在豎直方向上定位橫梁的定位裝置，所述定位裝置位于橫梁上并抵靠橫梁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光通信次模塊自動耦合裝置，其特征在于:所述底座上設(shè)有激光器供電插座，激光器供電插座連接下夾具并給予下夾具中設(shè)置的導電裝置供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光通信次模塊自動耦合裝置，其特征在于:所述X軸、Y軸、Z軸均連接有位置傳感器，耦合焊接完成后，重復復位至機械原始位置。
5.一種使用如權(quán)利要求1-4中任一項所述的光通信次模塊自動耦合裝置的耦合方法，其特征在于:將激光二極管安裝在下夾具中，光纖標準連接器機構(gòu)管芯安裝于上夾具中，通過移動X軸、Y軸、Z軸控制激光二極管及光纖標準連接器機構(gòu)管芯的相對位置，同時將光纖標準連接器機構(gòu)管芯和外接光纖跳線相連接并將耦合得到的光功率值反饋顯示到一個顯示屏上，在耦合的過程中，顯示屏上顯示的光功率值不斷變化，使得X軸、Y軸、Z軸都往光功率變大的方向移動，最后使得光功率最大值后，對光纖標準連接器機構(gòu)管芯及激光二極管進行激光焊接形成光通信次模塊。
6.如權(quán)利要求5所述的使用光通信次模塊自動耦合裝置的耦合方法，其特征在于:光纖標準連接器機構(gòu)管芯沒有接收到激光器發(fā)射出光時，X軸、Y軸、Z軸一定的范圍內(nèi)做往復的掃描運動，直到找到光。
【文檔編號】G02B6/42GK103543505SQ201310516363
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】張冠宇, 宋懷成, 繆玉篩, 周赤, 陳嶺 申請人:江蘇奧雷光電有限公司