专利名称：光学器件组装系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学器件领域，特别涉及一种光学器件组装系统。
技术背景在目前的光学仪器和设备的制造中，各种光学器件包括透镜等都通过 粘接剂直接粘接在热沉或基座上，由于粘接缝隙小，且可能有一定的倾斜 度，用传统的粘接剂粘接流动性不够，只能从外部周边向内粘接，会造成 中间有空洞，并非完全粘合，从而缺乏稳定性和固定性，在恶劣的自然条件下容易开裂。为了克服这一困难，公开号为CN1591059A的中国专利申 请公开了 一种光学器件组装设备及其固定光学元件的方法，包括了 一种基 底和固定在基底上的光学元件。基底的表面镀有一层金属部件。光学元件 由金属壳体包裹，该金属壳体用焊剂固定在金属部件上。基底由可以透过 光束的材料构成，例如玻璃。光束透过基底熔化焊剂，并在焊剂熔化的同 时调整光学元件位置，待位置调整结束撤走光束，焊剂冷却凝固将金属壳 体固定到金属部件上。然而，这种固定光学元件的方式由于使用光束加热焊剂，在焊剂熔化 后的整个光学元件位置调整期间，如果使用光束继续加热焊剂，会使得焊 剂温度过高，甚至有可能损伤光学元件；如果关闭光束，焊剂温度会迅速 降低，流动性不足，直接影响光学元件位置的调整；此外，由于其基底必 须是特殊的透明材料，例如玻璃等，这就限制了它的使用范围。发明内容因此，本实用新型的任务是克服现有技术的缺陷，从而提供一种光学 器件组装系统。一方面，本实用新型提供一种光学器件组装系统，所述光学器件包括 光学元件和热沉，各光学元件的至少一个表面镀有金属层，该组装系统包 括光学元件固定装置，所述光学元件固定装置包括控制模块，以及分别与 所述控制模块电连接的焊料填充装置和至少一个温控棒，所述焊料填充装置用于将焊料填充到所述光学元件的金属层与所述热沉之间，所述温控棒 用于熔化所述焊料且其温度可由所述控制模块控制。另一方面，本实用新型还提供了另一种光学器件组装系统，所述光学 器件包括光学元件、金属底座和热沉，该组装系统包括光学元件固定装置， 所述光学元件固定装置包括控制模块以及分别与所述控制模块电连接的 焊料填充装置和至少一个温控棒，所述焊料填充装置用于将焊料填充到所 述金属底座与所述热沉之间，所述温控棒用于熔化所述焊料且其温度可由 所述控制模块控制。上述两种组装系统中，所述温控棒还优选设有制冷装置，例如半导体制冷片(TEC)等。本实用新型的光学器件组装系统具有以下优点1. 使用温控棒熔化焊料，温控棒可以精确控制焊料的温度，避免了焊 料温度过低带来的流动性不足从而保证调整精度；并且避免可能带来的光 学元件的热损伤；2. 由于焊料具有较强的浸润能力，提高了热沉与光学元件或金属底座 之间的粘接强度，并且利于导热，可对光学元件实现快速导热；3采用电控系统实现实时温度调整，可以根据元件调整状态调节焊料 的温度，以控制其状态为熔融或半熔融态；4. 对于光学元件的形状和热沉的形状没有特定要求，任何形状均可实现；5. 可以采用多种主动冷却的制冷方法对焊料进行快速降温，例如采用 半导体制冷片(TEC)制冷、风冷等，采用主动冷却的快速制冷可以避免 慢冷时焊接处形成孔洞，焊后缺陷率小；6. 热沉不必采用透光材料，只要采用导热性好的金属材料即可；7. 传统使用粘接剂粘接，在调整光学元件的位置后，由于光学元件或 底座与热沉之间的缝隙小且可能有一定的倾斜度，用粘接剂粘接流动性不 够，只能从外部周边向内粘接，会造成中间有空洞，并非完全粘合，从而 造成稳定性和固定性差，容易开裂，本实用新型采用金属焊料，克服了上 述问题，具有粘结性、稳定性强的特性，不会轻易发生开裂，提高了产品 质量》
以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施例，其中图1是一种温控棒的剖面结构示意图；图2是光学元件固定在热沉前的示意图；图3是用熔化焊料来固定光学元件的示意图；图4是固定光学元件后的示意图；图5是用熔化焊料固定金属底座的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一 步的解释和说明。 作为本实用新型的一个实施例， 一种光学器件组装系统，包括光学元件固定装置以及用于调整各个光学元件位置的调整装置，所述光学元件固 定装置包括控制模块以及分别与所述控制模块电连接的焊料填充装置和 两个温控棒，所述温控棒用于熔化所述焊料，并由调整装置中的控制模块 对温控棒的温度进行控制和调节。作为实施例，图1给出了一种温控棒的剖面结构，包括金属罩7、陶 瓷加热棒8、半导体制冷片(TEC) 9、温度传感器IO和手柄11。金属罩 7套在陶瓷加热棒8前端，在金属罩7的内部设有电连接至控制模块的温 度传感器10,用以感测温控棒的温度。其中，金属罩7的材料可以优选铜、 铁、铝或钢等金属。与陶瓷加热棒8电连接的控制模块(图中未示出)用 以控制陶覺加热棒8的温度，而陶资加热棒8对套于其前端的金属罩7进 行热传导，乂人而实现加热。在陶瓷加热棒8的外部还套有环状的TEC9, TEC9的冷端面与金属罩7的末端表面完全接触，用以对金属罩7进行制 冷。当需要通过主动冷却对焊料进行降温的时候，控制模块将TEC9通电 实现温控棒的制冷功能。此外，温控棒还可以采用加热丝装置或风冷装置 等传统方式进行加热或制冷，也可以采用自然冷却的方式。本领域技术人员应当理解，温控棒的数目应当至少为一个，根据实际 应用的需要，可以使用两个、三个或更多个。使用上述实施例中的光学器件组装系统来固定光学元件的过程如图 2-图4所示，图2中，光学元件1固定在调整装置(图中未示出)上，在 所述光学元件1的下表面(非通光面)镀有一层金属层，光学元件1的下 表面与热沉2之间留有缝隙；然后使用焊料填充装置(图中未示出)将焊 料3填充到所述缝隙中，如图3所示，将第一温控棒4和第二温控棒5与6所述焊料3接触，光学元件固定装置中的控制模块控制两个温控棒4、 5 的温度等于或略高于焊料3的熔点，使焊料处于熔融状态。例如当焊料3 采用Au-Sn时，其熔点为280。C,两个温控棒4、 5的温度可以设置为300 。C，此温度即可保证焊料3可以完全熔化，又可以防止其温度过高，避免 对光学元件产生热损伤。当焊料3熔化后，就可以通过调整装置对光学元件的位置进行调整， 这对本领域技术人员是公知的，当调整完毕后，控制模块启动TEC9对温 控棒4、 5制冷，将温控棒4、 5迅速降温，加快焊料3的冷却速度，待焊 料3固化后，将两个温控才奉4、 5移开，从而将光学元件1与热沉2固定 在一起，如图4所示，将光学元件1与调整装置分离，整个固定过程完成。对于某些易产生热损伤的光学元件，可以先将光学元件固定在金属底 座6上，如图5所示，将光学元件固定在金属底座上的方式既可以采用传 统的胶粘方法，也可以如公开号为CN1591059A的中国专利申请那样使用 金属壳体包裹来实现，或者使用其它适合的固定方式；然后再对金属底座 6和所述热沉2按照上述方法进行焊接，具体步骤与前面类似，这里就不 再赘述。最后应说明的是，以上实施例及其附图仅用以说明本实用新型光学器 件组装系统的结构，以及固定光学元件的方法的技术方案，但非限制。尽 管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解，对本实用新型的机构和技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离 本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求 范围当中。
权利要求1.一种光学器件组装系统，其特征在于，所述光学器件包括光学元件和热沉，各光学元件的至少一个表面镀有金属层，该组装系统包括光学元件固定装置，所述光学元件固定装置包括控制模块以及分别与所述控制模块电连接的焊料填充装置和至少一个温控棒，所述焊料填充装置用于将焊料填充到所述光学元件的金属层与所述热沉之间，所述温控棒用于熔化所述焊料且其温度可由所述控制模块控制。
2. 根据权利要求1所述的光学器件组装系统，其特征在于，所述温控 棒中设有制冷装置。
3. 根据权利要求2所述的光学器件组装系统，其特征在于，所述制冷 装置为半导体制冷片。
4. 根据权利要求1所述的光学器件组装系统，其特征在于，所述温控 棒包括陶瓷加热棒(8)、金属罩(7)、半导体制冷片(9)和温度传感器(10)，所述金属罩(7)套在所述陶资加热棒(8)的顶端，所述半导体 制冷片(9)设置在所述金属罩(7)的末端，所述温度传感器(10)设置 在所述金属罩(7)内，所述温度传感器(10)、陶资加热棒(8)和所述 半导体制冷片(9)分别电连接至所述控制模块。
5. —种光学器件组装系统，其特征在于，所述光学器件包括光学元件、 金属底座和热沉，所述光学元件固定在所述金属底座上，该组装系统包括 光学元件固定装置，所述光学元件固定装置包括控制模块以及分别与所述 控制模块电连接的焊料填充装置和至少一个温控棒，所述焊料填充装置用 于将焊料填充到所述金属底座与所述热沉之间，所述温控棒用于熔化所述 焊料且其温度可由所述控制模块控制。
6. 根据权利要求5所述的光学器件组装系统，其特征在于，所述温控 棒中设有制冷装置。
7. 根据权利要求6所述的光学器件组装系统，其特征在于，所述制冷 装置为半导体制冷片。
8. 根据权利要求5所述的光学器件组装系统，其特征在于，所述温控 棒包括陶瓷加热棒(8)、金属罩(7)、半导体制冷片(9)和温度传感器(10)，所述金属罩(7)套在所述陶资加热棒(8)的顶端，所述半导体 制冷片(9)设置在所述金属罩(7)的末端，所述温度传感器(10)设置在所述金属罩(7)内，所述温度传感器(10)、陶乾加热棒(8)和所述 半导体制冷片(9)分别电连接至所述控制模块。
专利摘要本实用新型公开了一种光学器件组装系统及固定光学元件的方法，光学器件包括光学元件和热沉，各光学元件的至少一个表面镀有金属层，该组装系统包括光学元件固定装置，光学元件固定装置包括控制模块以及分别与所述控制装置电连接的焊料填充装置和至少一个温控棒，焊料填充装置用于将焊料填充到光学元件的金属层与热沉之间，温控棒用于熔化所述焊料且其温度可由控制模块控制。本实用新型使用温控棒熔化焊料，温控棒可以精确控制焊料的温度，避免了焊料温度过低带来的流动性不足从而保证调整精度；并且避免可能带来的光学元件的热损伤；采用电控系统实现实时温度调整，可以根据元件调整状态调节焊料的温度，以控制其状态为熔融或半熔融态。
文档编号G05D23/20GK201166724SQ20082007955
公开日2008年12月17日 申请日期2008年3月24日 优先权日2008年3月24日
发明者岩 亓, 瑛 张, 勇 毕, 斌 王, 田振清, 贾中达 申请人:北京中视中科光电技术有限公司;中国科学院光电研究院