蝶形激光器自动耦合夹持系统及其使用方法与流程

本发明属于光学精密器件加工领域，具体涉及蝶形激光器自动耦合夹持系统及其使用方法。

背景技术：

光通讯领域生产和使用蝶形激光器件是在近十年得到较快的发展，在生产蝶形器件中的关键工序是耦合焊接。蝶形器件生产过程中需要解决三方面的技术难题：1、对光纤组件的夹持；2、光纤组件与激光器的对准；3、光纤组件对应于激光器的能量扫描。目前现有的技术中，这三方面的操作都是通过人工手动方式完成的。传统耦合焊接工序使用的人工手动耦合，已经在批量生产中显现出效率低，对操作人员技能要求高，一致性差等缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供蝶形激光器自动耦合夹持系统及其使用方法，用以克服现有技术中的缺陷。

本发明所采用的技术解决方案是：

蝶形激光器自动耦合夹持系统，其特殊之处在于：包括三维移动平台，所述三维移动平台上设置送纤杆，送纤杆的一端设置夹头，夹头一侧设置芯片夹具，三维移动平台与送纤位移电机连接实现送纤杆的横向位移，三维移动平台与送纤前进丝杆连接实现送纤杆的轴向位移，三维移动平台与送纤上下移动丝杆连接实现送纤杆的竖向位移，所述三维移动平台上设置夹纤臂杆，夹纤臂杆的一端设置光纤夹紧钳口，夹纤臂杆上设置光纤透镜组件夹紧丝杆用以调节光纤夹紧钳口的开合度，夹纤臂杆上设置夹纤臂杆固定钮用以实现光纤夹紧钳口的竖向位移，所述三维移动平台与x轴电机、y轴电机和z轴电机分别连接。

进一步的，所述芯片夹具与y轴偏角调整丝杆和x轴偏角调整丝杆分别连接。

进一步的，还包括保偏光纤快慢轴监测ccd镜筒，其焦距范围覆盖待耦合光纤的透镜组件。

进一步的，还包括送纤监视ccd镜筒，其焦距范围覆盖待耦合芯片的尾管。

进一步的，所述送纤杆的另一端设置光纤旋转尾柄。

本发明还提供蝶形激光器自动耦合夹持系统的使用方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1)旋转光纤旋转尾柄，使送纤杆的开口向上，同时旋转送纤前进丝杆，使送纤杆后退，让夹头前留出安全装纤空间，将待耦合光纤的透镜组件的开口管后部夹持到夹头上，待耦合光纤顺着送纤杆的开口置于送纤杆内；

2)调节送纤前进丝杆和送纤上下移动丝杆，使待耦合光纤的透镜组件移动到保偏光纤快慢轴监测ccd镜筒的焦距范围内，直至待耦合光纤的透镜组件的端面图像清晰，再旋转光纤旋转尾柄，使光纤保偏应力区达到需要的角度；

3)松开夹纤臂杆固定钮，调节夹纤臂杆向上，使光纤夹紧钳口抬起到待耦合芯片的管壳上方，通过送纤监视ccd镜筒的监控图像观察，调节送纤前进丝杆前后运动和送纤上下移动丝杆上下运动，使待耦合光纤进入待耦合芯片的尾管中；

4)旋转光纤组件夹紧丝杆使光纤夹紧钳口张开，再拧紧夹纤臂杆固定钮，使光纤夹紧钳口下降到待耦合芯片的管壳内，旋转光纤组件夹紧丝杆，用光纤夹紧钳口夹紧待耦合光纤的一级镍管，即送纤完成；

5)驱动由x轴电机、y轴电机和z轴电机对待耦合光纤进行大面积搜光，待耦合光纤的出光参数符合所需要求时，为最佳耦合位置，即完成自动耦合。

进一步的，所述步骤5)中的大面积搜光路径为螺旋形爬山搜光。

本发明的有益效果是：本技术方案中，使用精密夹持系统配合自动扫描，可替代人工手动耦合，有生产效率高，对人员操作技能依存度低，一致性好等优点。

附图说明

图1是本实施例提供的结构示意图；

图2是送纤杆处于待耦合芯片处于耦合位时的示意图；

图3是送纤杆处于上纤装夹状态时的示意图；

图4是待耦合光纤的结构示意图；

图5是待耦合光纤的偏应力区处于不同角度的示意图；

图6是步骤3)的状态示意图；

图7是步骤4)的状态示意图；

图8是步骤5)的状态示意图；

图9是搜光路径的示意图；

图10是最佳耦合位置的选择原理图；

图11是焊接激光束井字形自有位移示意图；

图12是焊接实际工作状态示意图。

图中，1—x轴电机、2—y轴电机、3—z轴电机、4—送纤位移电机、5—光纤旋转尾柄、6—送纤前进丝杆、7—送纤上下移动丝杆、8—光纤透镜组件夹紧丝杆、9—夹纤臂杆固定钮、10—光纤夹紧钳口、11—保偏光纤快慢轴监测ccd镜筒、12—送纤监视ccd镜筒、13—送纤杆和夹头、14—芯片夹具、15—芯片管壳、16—y轴偏角调整丝杆、17—x轴偏角调整丝杆。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图2所示，本实施例提供一种全自动耦合激光夹持系统，用于蝶形激光器的自动耦合，通过软件xyz自动扫描计算，驱动光纤自动移动到激光光束的最佳耦合，光纤出光参数符合设计要求，完成自动耦合。

包括由1—x轴电机、2—y轴电机、3—z轴电机三轴步进电机组成自动扫描激光耦合执行机构。由4—送纤位移电机、6—送纤前进丝杆、7—送纤上下移动丝杆、8—光纤透镜组件夹紧丝杆、9—夹纤臂杆固定钮、10—光纤夹紧钳口、13—送纤杆和夹头组成光纤组件装夹送纤机构。同时12—送纤监视ccd镜筒可实时监控光纤组件送入芯片尾管中。由16—y轴偏角调整丝杆、17—x轴偏角调整丝杆、14—芯片夹具组成芯片装夹。由11—保偏光纤快慢轴监测ccd镜筒、5—光纤旋转尾柄、7—送纤上下移动丝杆、6—送纤前进丝杆、4—送纤位移电机组成保偏光纤快慢轴角度偏转的调整机构。

如图4所示，待耦合光纤的组成部分包括光纤透镜组件、一级镍管、二级镍管、5.8开口管、pvc套管和光纤。

本技术方案的工作过程如下：

上纤装夹：如图3所示，旋转5—光纤旋转尾柄，使13—送纤杆和夹头的开口向上。同时旋转6—送纤前进丝杆，使13—送纤杆和夹头后退，让夹头前留出安全装纤空间。将光纤透镜组件5.8开口管后部夹持到13—送纤杆和夹头的夹头上，光纤顺13—送纤杆和夹头的开口置于送纤杆内。

调节6—送纤前进丝杆、7—送纤上下移动丝杆、控制器使光纤组件透镜到11—保偏光纤快慢轴监测ccd镜筒的焦距范围内，细调使光纤透镜端面图像清晰。再旋转5—光纤旋转尾柄使光纤保偏应力区达到需要的角度，见下图5，依次为保偏应力区垂直状态、保偏应力区水平状态和保偏应力区45°状态。

送纤：松开9—夹纤臂杆固定钮向上调节，使10—光纤夹紧钳口向上抬起到芯片管壳上方。设置控制器，使全自动耦合激光焊接系统到芯片耦合位，如图2所示。通过12—送纤监视ccd镜筒的监控图像观察，调节6—送纤前进丝杆前后运动、7—送纤上下移动丝杆上下运动、设置控制器水平运动使光纤安全进到芯片尾管中。见图6。

旋转8—光纤组件夹紧丝杆使10—光纤夹紧钳口张开，再拧紧9—夹纤臂杆固定钮，使10—光纤夹紧钳口下降到芯片管壳内，并旋转8—光纤组件夹紧丝杆用10—光纤夹紧钳口夹紧光纤组件一级镍管。送纤完成。见图7。

自动扫描耦合，送纤完成如图8所示：驱动由1—x轴电机、2—y轴电机、3—z轴电机三轴步进电机组成自动扫描激光耦合执行机构。图9是搜光路径的示意图，使光纤自动移动到激光光束的最佳位置耦合，光纤出光参数符合设计要求，完成自动耦合，图10是最佳耦合位置的选择原理图。

耦合完成即进入四光束激光焊接：本技术方案优选四光束焊点电动对准，可通过电调控制四路激光束成井子形自由位移，利于激光最佳焊接。见图11，依次为小矩形四光束焊点、焊点y向拉开、焊点x向拉开和焊点xy双向拉开状态示意图。激光实际工作示意图见图12。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。