[发明专利]一种光组件耦合装置及其使用方法

说明书

本发明涉及光组件耦合技术领域，提供了一种光组件耦合装置及其使用方法。装置中十字反射镜1由两块相互形成预设夹角的第一反射镜11和第二反射镜12组成，第一反射镜11用于反射位于机械臂4上待耦合器件41的图像，第二反射镜12用于反射位于底座3上基板31的图像；伺服系统5用于维持十字反射镜1和采集摄像头2的相对位置；第一反射镜11与第二反射镜12的有效反射面之间的距离为预设值，预设值参考基板31和/或待耦合器件41中能够采集到的标识对象之间的距离而定。本发明光组件耦合装置相比传统的无源耦合识别系统由于使用同一相机识别耦合贴装基准物与光学组件，因此改善了相机位置变动导致的识别误差，识别精度更高。

【技术领域】

本发明涉及光组件耦合技术领域，特别是涉及一种光组件耦合装置及其使用方法。

【背景技术】

随着大数据时代的到来，用于数据通讯的光模块需求越来越旺盛。光模块是一类能够完成光电信号相互转换功能的模块。光模块主要由电路部分和光路部分两大部分组成；电路部分主要用于电信号的处理传输，光路部分主要负责光信号传输，对于光模块的生产过程光路相关的光组件位置对准过程是比较重要的，称之为光路耦合或者光组件耦合。

光组件的耦合质量直接决定光模块光信号的传输质量，目前光组件的耦合方法包括有源耦合和无源耦合两种。

有源耦合系统通常包括：光模块测试系统、位置电机控制系统和软件控制计算系统等硬件系统组成。耦合过程根据改变电机位置实时测试模块光学性能指标输出位置坐标-性能曲线从而判定固化耦合的最佳位置；

无源耦合系统通常包括：光学识别系统、位置电机控制系统及软件计算控制系统等硬件系统组成。耦合过程首先光学识别系统识别给出待贴装组件位置以及贴装目标位置，计算机系统计算出二者位置偏差，电机系统控制待贴光组件移动至目标贴装位置。

有源耦合在耦合过程中直接监控器件性能因此具有耦合成品率高的特点，但有源耦合过程中电机需要在一个相对较大搜索区域中反复寻找贴装位置多次输出位置-性能曲线才能找到最佳耦合位置因此耦合过程耗时比较长导致耦合工序生产效率很低。

无源耦合过程较短因此耦合生产效率大大提高，因此近年来逐渐成为商用光器件生产过程中光学组件耦合的首选技术方案。无源贴装过程主要通过相机识别特征图像判定光组件位置坐标，光学识别系统识别精度的高低决定着整个耦合过程的效率影响光组件耦合完成后光信号传输质量。高效率高精度的光学识别系统是无源耦合的关键。

光学系统中不同部件的光路耦合过程就是将部件光接口位置对准的过程，不同光组件的光接口面需要相向对准。目前常见无源光路耦合系统中光学位置识别系统如图1所示。在识别系统中相机位置一般固定不动相机根据被识别物体在相机视场中的相对位置判定被识别位置；识别系统包括下视相机(位置坐标X1,Y1)和上视相机(位置坐标X2,Y2)两套识别系统分别识别PCB上部基准点坐标(X1+△X1,Y1+△Y1)以及被耦合光组件底部基准点坐标(X2+△X2,Y2+△Y2)，计算机系统计算出PCB上部基准点与被耦合光组件底部基准点距离(X1-X2+△X1-△X2，Y1-Y2+△Y1-△Y2)。

由上述原理阐述可以看出常见无源耦合技术中存在的问题包括：识别系统由2套相机组成过于复杂，贴装基准与被贴装物体的位置识别偏差与相机相对间距(X1-X2，Y1-Y2)以及两相机的识别偏差(△X1-△X2，△Y1-△Y2)都有关系,因此识别误差比较大，尤其是当两个相机位置发生变化导致两个相机的相对位置间距变化时，整个系统的识别误差会放大；因此采用这种系统的耦合系统精度难以达到高水平，加上两套识别系统的引入会导致耦合系统成本上升。

【发明内容】