一種光學器件的裝配結構及方法
2023-05-27 18:40:21
一種光學器件的裝配結構及方法
【專利摘要】本發明公開了一種光光學器件的裝配結構，其包括第一光學器件與第二光學器件，其還包括第一T形套管、第二T形套管、帶通光孔的球關節副，所述的第一光學器件固定設在第一T形套管管內，所述的第二光學器件固定設在第二T形套管管內，所述的第一T形套管和第二T形套管的T面端由球關節副相連接，所述的球關節副的凹球關節和凸球關節之間焊接固定。本發明獲得高度溫度穩定連接方式，使得光學元件調節更為方便，精確並且大幅降低溫度變化引起的應力，提高系統溫度穩定性，使得裝配固定更加高效，可靠。
【專利說明】一種光學器件的裝配結構及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光學器件的裝配結構及方法。
【背景技術】
[0002]在通訊領域中，光無源器件由於其應用環境的不同以及差異，因此對器件的可靠性要求非常高，尤其是溫度可靠性，震動，溼度等要求都非常苛刻。而無源器件在製作過程中所採用的裝配結構以及方法對以上可靠性的會產生關鍵性的作用。例如在準直器固定或者連接結構中，通常採用所謂不鏽鋼金屬橋連接或固定準直器已是一種常規手段，如圖1所示，顯然此種裝配結構中要使得兩準直器I可以獲得更大的調節角度範圍就必須使得不鏽鋼橋2的內徑更大，這樣在焊接時焊錫3的厚度就會更厚，這種結構完全用焊錫3填充不對稱分布的空隙，容易產生較大應力，而且焊錫3與不鏽鋼橋2之間熱膨脹係數不一致，因此引起的不對稱性會增加會對整個器件的溫度穩定性的影響，一般TDL能達到0.1 d B。
[0003]另外還有一類採用玻璃球關節的結構，其可以較好的改善以上問題，但存在的缺點是，玻璃較為脆弱機械抗損傷能力較差，而且玻璃球關節由於機械強度方面的原因，其壁厚不能太薄，這樣在一些要求尺寸比較小的器件中，其應用存在很大的限制。另外玻璃球關節的結構由於材料的限制其一般只能通過採用膠粘結的方法來實現，這對一些無膠工藝要求的器件來說是一個很大的問題。當然玻璃球關節可以通過表面鍍金屬膜的方法來進行焊錫焊接，但仍然存在成本較高，玻璃導熱性差焊接工藝較難控制等一系列問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種度溫度穩定、裝配固定更加高效，可靠的光學器件的裝配結構及方法。
[0005]為實現上述目的，本發明採用以下設計方案，其包括第一光學器件與第二光學器件，其還包括第一 T形套管、第二 T形套管、帶通光孔的球關節副，所述的第一光學器件固定設在第一 T形套管管內，所述的第二光學器件固定設在第二 T形套管管內。
[0006]所述的第一 T形套管和第二 T形套管的T面端由球關節副相連接，所述的球關節副的凹球關節和凸球關節之間焊接固定。
[0007]所述的第一 T形套管和第二 T形套管的側面管壁上設有通孔，所述的第一光學器件通過通孔添加焊料、封膠或雷射焊接固定設在第一 T形套管管內，所述的第二光學器件通過通孔添加焊料或封膠或者直接雷射焊接固定設在第二 T形套管管內。
[0008]所述的第一 T形套管和第二 T形套管為金屬成型。
[0009]所述的第一 T形套管、第二 T形套管、球關節副以及焊接固定的焊料採用同種材料或者膨脹係數相差O —10_5的材料。
[0010]所述的裝配結構的外部設有防潮防震軟膠，防潮防震軟膠外部設有外殼。
[0011]所述的球關節副與第一 T形套管和第二 T形套管之間通過焊接或膠粘固定連接。
[0012]一種裝配球關節副與第一 T形套管和第二 T形套管之間通過焊接或膠粘固定連接的光學器件的裝配結構的方法包括以下步驟:
1)先分別將第一光纖光學器件和第二光學器件的光路調好後，再分別將其固定設在上第一 T形套管和第二 T形套管的管內；
2)將凸球關節焊接或粘結在第一 T形套管的T面上，在凹球關節、凸球關節以及第二 T形套管之間加入膠或焊料，調節第一 T形套管和第二 T形套管使得凹球關節和凸球關節的球面以及第二 T形套管和凹球關節的平面接觸頂緊，微調第一光學器件和第二光學器件，此時再加熱固化、UV照射或雷射焊接固化使得凹球關節、凸球關節以及第二 T形套管粘結或者焊接為一個整體。
[0013]所述的球關節副的凸球關節與第一 T形套管一體成型。
[0014]所述的球關節副的凹球關節與第二 T形套管一體成型。
[0015]一種裝配凸球關節與第一 T形套管一體成型或球關節副的凹球關節與第二 T形套管一體成型的光學器件的結構的方法，所述的方法包括以下步驟:
1)先分別將第一光纖光學器件和第二光學器件的光路調好後，再分別將其固定設在第一 T形套管和第二 T形套管管內；
2)再在與第一T形套管一體成型的凸球關節、凹球關節、與第二 T形套管或與第二 T形套管一體成型的凹球關節、凸球關節、與第一 T形套管之間加入膠或焊料，調節第一 T形套管和第二 T形套管使得凹球關節和凸球關節的球面接觸頂緊，微調第一光學器件和第二光學器件，此時再加熱固化、UV照射或者雷射焊接固化使得凹球關節、凸球關節焊接為一個整體。
[0016]本發明採用以上設計方案，通過在光學元件上套設T形套管以及設計凹凸球關節，並且通過膠粘或焊接實現微間隙連接，從而獲得高度溫度穩定連接方式；通過設置球關節副，使得光學元件調節更為方便，精確；通過T形套管、球關節副及焊料為同種材料或者膨脹係數相差O—10_5的材料，大幅降低溫度變化引起的應力，提高系統溫度穩定性，使得裝配固定更加高效，可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對發明作進一步詳細的說明:
圖1為現有技術光學元器件連接結構示意圖；
圖2為本發明其中一種實施方式的結構示意圖；
圖3為本發明其中一種實施方式T形管的剖視圖；
圖4為圖3的左視圖；
圖5為本發明另一種實施方式的結構示意圖；
圖6為本發明另一種實施方式的結構T形管和凸球關節一體成型的剖視圖；
圖7為圖6的左視圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖2、圖3、圖4所示，本實施例中的光學元器件以光纖準直器為例進行說明，其包括第一光學器件201與第二光學器件202，帶通光孔的球關節副凹球關節205和凸球關節206，所述的第一光學器件201固定設在第一 T形套管204內，所述的第二光學器件202固定設在第二 T形套管203內，第一 T形套管204和第二 T形套管203的內孔直徑比第一光學器件201和第二光學器件202的外徑稍大，通過正負公差可實現松配合，所述的第一 T形套管204和第二 T形套管203的T面端由球關節副的凹球關節205和凸球關節206相連接，所述的球關節副的凹球關節205和凸球關節206的設有通光孔，所述的球關節副的凹球關節205和凸球關節206之間焊接固定，焊接固定時溫度可選擇100°C，也可以選擇80°C到120°C之間即可。所述的第一 T形套管204和第二 T形套管203的側面管壁上設有通孔208，所述的第一光學器件201通過通孔208添加焊料或封膠或者雷射焊接固定設在第一 T形套管204管內，所述的第二光學器件202通過通孔208添加焊料或封膠固定設在第二 T形套管203管內。
[0019]所述的第一 T形套管204和第二 T形套管203為金屬成型或者玻璃成型。
[0020]所述的第一 T形套管204、第二 T形套管203、球關節副205、206以及固定的焊料207採用同種材料或者膨脹係數相差O —10_5的材料。
[0021]所述的球關節副的凹球關節205和凸球關節206與第一 T形套管204和第二 T形套管203之間通過焊接或膠粘固定連接，所述的焊接可以採用雷射焊接或者焊錫焊接，所述的膠粘固定可以採用紫外膠粘結。
[0022]採用圖2、圖3、圖4所示的結構的方法包括以下步驟:
1)先分別將第一光纖光學器件201和第二光學器件202的光路調好後，再分別將其固定設在上第一 T形套管204和第二 T形套管203的管內，此處所述的固定方式為:第一光學器件201通過通孔208添加焊料或封膠或者雷射焊接固定設在第一 T形套管204管內，所述的第二光學器件202通過通孔208添加焊料或封膠固定設在第二 T形套管203管內，或者接雷射焊接，具體使用中，也可以採用其他固定方式；
2)將凸球關節206焊接或粘結在第一T形套管204的T面上，在凹球關節205、凸球關節206以及第二 T形套管203之間加入膠或焊料207，調節第一 T形套管204和第二 T形套管203使得凹球關節205和凸球關節206的球面以及第二 T形套管203和凹球關節205的平面接觸頂緊，微調第一光學器件201和第二光學器件202，此時再加熱固化或UV照射固化或者雷射焊接使得凹球關節205、凸球關節206以及第二 T形套管203粘結或者焊接為一個整體。
[0023]如圖5、圖6、圖7所示，本發明所述的球關節副的凸球關節206還可以與第一 T形套管204 —體成型，具體實施中也可以採用球關節副的凹球關節205與第二 T形套管203一體成型也可以。
[0024]採用圖5、圖6、圖7所示的結構的方法包括以下步驟:
1)先分別將第一光纖光學器件201和第二光學器件202的光路調好後，再分別將其固定設在第一 T形套管204和第二 T形套管203管內，此處所述的固定方式可以為:第一光學器件201通過通孔208添加焊料或封膠或者雷射焊接固定設在第一 T形套管204管內，所述的第二光學器件202通過通孔208添加焊料或封膠或者雷射焊接固定設在第二 T形套管203管內，具體使用中，也可以採用其他固定方式；
2)再在與第一T形套管204 —體成型的凸球關節206、凹球關節205、以及第二 T形套管203或以之間加入膠或焊料，調節第一 T形套管204和第二 T形套管203使得凹球關節205和凸球關節206的球面接觸頂緊，微調第一光學器件201和第二光學器件202，此時再加熱固化、UV照射或者雷射焊接固化使得凹球關節205、凸球關節206焊接為一個整體在圖5中，所述的裝配結構的外部設有防潮防震軟膠302，防潮防震軟膠302外部設有外殼303。此種結構可以很好的使得各個部件之間的接觸面完全匹配，同時其中焊錫或者膠層的厚度可以控制到非常均勻，這樣可以大幅提升整個系統的溫度穩定性。同時金屬化的裝配結構還可以採用雷射焊接的方式機型不同部件之間的焊接，使得裝配固定更加高效，可靠。
[0025]這裡第一光學器件201與第一 T形套管204，第二光學器件202與第二 T形套管203之間為微間隙配合。調試準直器時可採用帶彈簧夾具，以便器件之間自己消間隙。
[0026]各器件焊接之間的焊料可以為低溫焊錫，亦可以低溫薄箔，如:銦箔等，其可以通過放電或短時間高溫如縮口熱吹風在100 V左右將銦箔熔化或加瞬間電流熔化實現不同部件之間的焊接。
【權利要求】
1.一種光學器件的裝配結構，其包括第一光學器件與第二光學器件，其特徵在於:其還包括第一 T形套管、第二 T形套管、帶通光孔的球關節副，所述的第一光學器件固定設在第一 T形套管管內，所述的第二光學器件固定設在第二 T形套管管內，所述的第一 T形套管和第二 T形套管的T面端由球關節副相連接，所述的球關節副的凹球關節和凸球關節之間焊接固定。
2.根據權利要求1所述的一種光學器件的裝配結構，其特徵在於:所述的第一T形套管和第二 T形套管的側面管壁上設有通孔，所述的第一光學器件通過通孔添加焊料、封膠或通過雷射焊接固定設在第一 T形套管管內，所述的第二光學器件通過通孔添加焊料、封膠或者通過雷射焊接固定設在第二 T形套管管內。
3.根據權利要求1所述的一種光學器件的裝配結構，其特徵在於:所述的第一T形套管和第二 T形套管為金屬成型。
4.根據權利要求1所述的一種光學器件的裝配結構，其特徵在於:所述的第一T形套管、第二 T形套管、球關節副以及焊接固定的焊料採用同種材料或者膨脹係數相差O —10_5的材料。
5.根據權利要求1所述的一種光學器件的裝配結構，其特徵在於:所述的裝配結構的外部設有防潮防震軟膠，防潮防震軟膠外部設有外殼。
6.根據權利要求1所述的一種光光學器件的裝配結構，其特徵在於:所述的球關節副與第一 T形套管和第二 T形套管之間通過焊接或膠粘固定連接。
7.一種裝配權利 要求6所述的一種光學器件的結構的方法,其特徵在於:所述的方法包括以下步驟: 1)先分別將第一光纖光學器件和第二光學器件的光路調好後，再分別將其固定設在上第一 T形套管和第二 T形套管的管內； 2)將凸球關節焊接或粘結在第一T形套管的T面上，在凹球關節、凸球關節以及第二 T形套管之間加入膠或焊料，調節第一 T形套管和第二 T形套管使得凹球關節和凸球關節的球面以及第二 T形套管和凹球關節的平面接觸頂緊，微調第一光學器件和第二光學器件，此時再加熱固化、UV照射或雷射焊接固化使得凹球關節、凸球關節以及第二 T形套管粘結或者焊接為一個整體。
8.根據權利要求1所述的一種光學器件的裝配結構，其特徵在於:所述的球關節副的凸球關節與第一 T形套管一體成型。
9.根據權利要求1所述的一種光學器件的裝配結構，其特徵在於:所述的球關節副的凹球關節與第二 T形套管一體成型。
10.一種裝配權利要求8或9所述的一種光學器件的結構的方法，其特徵在於:所述的方法包括以下步驟: 1)先分別將第一光纖光學器件和第二光學器件的光路調好後，再分別將其固定設在第一 T形套管和第二 T形套管管內； 2)再在與第一T形套管一體成型的凸球關節、凹球關節、以及第二 T形套管或與第二T形套管一體成型的凹球關節、凸球關節、以及第一 T形套管之間加入膠或焊料，調節第一 T形套管和第二 T形套管使得凹球關節和凸球關節的球面接觸頂緊，微調第一光學器件和第二光學器件，此時再加熱固化、UV照射或者雷射焊接固化使得凹球關節、凸球關節焊接為一個整體。
【文檔編號】G02B7/00GK103837955SQ201210488691
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月26日 優先權日:2012年11月26日
【發明者】吳礪, 凌吉武, 賀坤, 陳衛民 申請人:福州高意通訊有限公司