[发明专利]基于功率与光斑检测的四件式光器件耦合焊接方法及设备

说明书

本发明提供了一种基于功率与光斑检测的四件式光器件耦合焊接方法，包括将发光器件与透镜贴平；光束分析仪激光焦点检测；发光器件、透镜与接收器件光功率耦合；发光器件与透镜搭接焊，形成发光器件‑透镜整体；发光器件‑透镜与接收器件多通道空间耦合；接收器件与调节环穿透焊，形成接收器件‑调节环整体；发光器件‑透镜与接收器件‑调节环贴平；发光器件‑透镜与接收器件‑调节环多通道平面耦合；发光器件‑透镜与接收器件‑调节环搭接焊。本发明包括对发光器件和透镜进行贴平和焦点检测的步骤，同时还包括将发光器件和透镜的整体与接收器件进行光功率耦合的步骤，能明显地提升耦合精度及可靠性。

技术领域

本发明涉及光器件自动耦合封装技术领域，特别涉及一种基于功率与光斑检测的四件式光器件耦合焊接方法及设备。

背景技术

随着光纤通信和光纤传感技术的发展，光收发器的制备成为了光信息技术进步的关键。在光通信产品中，光收发器如TOSA-激光器发射器件、BOSA-单纤双向产品(发收一体)的需求量随着发展越来越多，它的功能主要是实现信号的光电转换。一种四件式光器件主要由发光组件+透镜+接收组件+调节环组成，在激光焊接后形成整体器件。而如何提高光器件的性能、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，且光器件的制造成本主要在于封装的工序，占据了总成本的绝大部分。

现有技术主要采用自动化的方式完成光器件的耦合与焊接过程，基本摆脱了先前依靠手工操作方式带来的产品质量不稳定、合格率低以及生产效率低的问题。然而，对于上述四件式的光器件，由于需要进行多次耦合对准与焊接，完成不同元件之间贴平、功率耦合与均衡等，因此要保证每个元件都满足耦合精度要求。现有的方式通常是分开独立地对每两个元件进行耦合与焊接的，而在同时对三个以上的元件进行耦合时，由于执行器的精度问题容易产生偏差，导致耦合精度不高，造成封装后光器件的光功率显著减小，最终影响对耦合精度要求严格的四件式高速光器件的封装质量。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种适用于高速四件式光器件的耦合焊接方案，以提高整体封装效率和多个元件同时耦合的精度，进而提升光器件的封装质量。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于功率与光斑检测的四件式光器件耦合焊接方法，所述光器件主要由发光器件、透镜、接收器件和调节环组成，所述自动耦合焊接方法包括：

步骤一，调节环套设在接收器件底端，发光器件上电后将透镜移动至发光器件的上方，使透镜的下表面与发光器件的上表面贴合；

步骤二，保持透镜静止而发光器件进行耦合运动，使发光器件的上表面与透镜的下表面逐渐贴平，角度误差在允许范围内；

步骤三，透镜相对发光器件水平位移，通过激光焦点检测确认发光器件与透镜的水平相对位置；

步骤四，接收器件靠近发光器件和透镜，同时发光器件和透镜保持相对静止地进行整体耦合运动，与接收器件对准进行光功率的耦合，耦合完成后对发光器件与透镜进行激光焊接，形成发光器件-透镜的焊接整体，若无法达到预设精度的耦合，则返回步骤二；

步骤五，发光器件-透镜整体水平耦合运动，接收器件竖直耦合运动，通过功率耦合与均衡确认接收器件以及调节环相对于发光器件-透镜的竖直位置，进行接收器件与调节环的激光焊接，形成接收器件-调节环的焊接整体；

步骤六，接收器件-调节环静止而发光器件-透镜进行耦合运动，使透镜的上表面与接收器件的下表面逐渐贴平，角度误差在允许范围内；

步骤七，发光器件-透镜相对于接收器件-调节环水平位移，通过功率耦合与均衡确认发光器件-透镜与接收器件-调节环的水平相对位置，再进行透镜与接收器件搭接处的激光焊接，完成整个光器件的封装。

其中，步骤三中通过近场光束分析仪检测激光焦点情况，判断发光器件与透镜的水平相对位置是否在预设范围内。