同轴型光电子器件的耦合对准装置及耦合对准方法

同轴型光电子器件的耦合对准装置及耦合对准方法
【专利摘要】本发明公开了一种同轴型光电子器件的耦合对准装置及耦合对准方法，该耦合对准装置包括安装底座、上夹具和下夹具，上夹具通过升降装置装设于安装底座上，下夹具通过对准装置装设于安装底座上并可由对准装置驱动分别沿X轴移动、沿Y轴移动、绕X轴摆动以及绕Y轴摆动；下夹具包括底座以及夹具组件，底座上设有以恒定的支承力支承夹具组件并可使夹具组件上下滑动的支承组件；耦合对准装还包括位移检测组件以及控制器。该耦合对准方法包括装夹器件、Z轴位置调整、角度对准、粗对准和精对准等步骤。本发明具有结构设计合理、能进行多自由度调整、自动化程度高、可大大提高生产效率以及产品质量等优点。
【专利说明】同轴型光电子器件的耦合对准装置及耦合对准方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及光电子器件精密封装【技术领域】，具体涉及一种同轴型光电子器件的耦 合对准装置及耦合对准方法。

【背景技术】
[0002] 光信息技术的发展推动着通讯事业的进步，随着光纤通讯和光纤传感技术的发 展，光电子器件的制备成为了光信息技术进一步发展的关键。光电子器件的封装技术影响 着光电子器件的可靠性，关键的封装工艺和全自动封装设备可以大幅度提高生产效率和 保证器件质量。
[0003] 光有源器件是光纤通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号 的关键器件，是光传输系统的"心脏"，它包括光源，如发光二极管（Light Emitting Diode， LED)和激光二极管（Laser diode，LD)、光检测器和光放大器等。如何提高同轴型光电子 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。
[0004] 光电子器件的成本主要在于封装过程，其封装成本约占总成本的70% ~90%，目 前，光电子器件产业化仍处于较落后的阶段，大部分以手工操作进行，手工操作的基本过程 是：首先借助显微镜对光源器件和单模光纤（Single Mode Fiber，SMF)进行初步对准，获得 一定的初始光耦合功率，然后通过光功率计检测耦合进入SMF的光功率，手动调整光源器 件和SMF的相对位置，从而现实精对准，最后再通过激光焊接组件，实现固接。由于是手工 操作，操作人员的技能熟练程度有所差异，导致产品的质量不稳定、成品率低、生产速度慢、 生产成本高和生产设备占地面积大等。光电子器件较高的封装成本和较低的封装效率，极 大的阻碍了光纤通信技术的发展，而行业上对高性能低成本光电子器件的需求越来越大， 为了改变这种现状，必须实现器件封装过程的自动化和高效化。


【发明内容】

[0005] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构设计合理、 能进行多自由度调整、自动化程度高、可大大提高生产效率以及产品质量的同轴型光电子 器件的耦合对准装置，还相应提供一种该耦合对准装置的耦合对准方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案： 一种同轴型光电子器件的耦合对准装置，包括安装底座、上夹具和下夹具，所述上夹具 通过升降装置装设于安装底座上并可由升降装置驱动沿Z轴升降运动，所述下夹具通过对 准装置装设于安装底座上并可由对准装置驱动分别沿X轴移动、沿Y轴移动、绕X轴摆动以 及绕Y轴摆动；所述下夹具包括底座以及用于夹持下器件的夹具组件，所述夹具组件沿坚 直方向滑设于所述底座上，所述底座上设有以恒定的支承力支承夹具组件并可使夹具组件 上下滑动的支承组件；所述耦合对准装还包括用于检测夹具组件上下滑动位置的位移检测 组件以及用于控制升降装置和对准装置动作的控制器，所述控制器分别与所述位移检测组 件、升降装置和对准装置电连接。
[0007] 上述耦合对准装置，优选的，所述对准装置包括第一 X轴自动直线滑台、第一 Y轴 自动直线滑台、θχ轴自动旋转滑台、07轴自动旋转滑台以及安装底座，所述第一X轴自动 直线滑台、第一 Υ轴自动直线滑台、Θ X轴自动旋转滑台和Θ y轴自动旋转滑台依次叠加装 设于所述安装底座上，所述下夹具装设于所述Θ y轴自动旋转滑台上。
[0008] 上述耦合对准装置，优选的，所述支承组件包括与恒压气源相连的气缸以及用于 限制夹具组件滑动范围的限位机构，所述气缸装设于底座上，所述夹具组件与所述气缸的 伸缩杆相连。
[0009] 上述耦合对准装置，优选的，所述位移检测组件包括设于底座上的涡流式位移传 感器以及设于夹具组件上的传感器感应片。
[0010] 上述耦合对准装置，优选的，所述升降装置包括支撑座、第一 Z轴自动直线滑台和 转接板，所述支撑座装设于安装底座上，所述第一 Z轴自动直线滑台通过转接板装设于支 撑座上，所述上夹具装设于所述第一 Z轴自动直线滑台上。
[0011] 上述耦合对准装置，优选的，所述上夹具包括安装座、第一夹具头、第一锁紧套筒 以及用于驱动所述第一锁紧套筒伸缩运动的伸缩驱动件，所述第一夹具头固定装设于所述 安装座上，所述第一夹具头设有用于夹持上器件的多个第一弹性夹瓣，所述多个第一弹性 夹瓣沿圆周布置，所述第一锁紧套筒套设于所述第一夹具头的外部，所述伸缩驱动件与所 述第一锁紧套筒相连并可驱动所述第一锁紧套筒推动所有第一弹性夹瓣径向向内同步运 动；所述第一夹具头设有位于多个第一弹性夹瓣上的第一锥形面；所述第一锁紧套筒包括 外筒以及通过紧固件连接于所述外筒中的铜锥套，所述铜锥套设有用于与所述第一锥形面 配合迫使所有第一弹性夹瓣径向向内同步运动的第二锥形面。
[0012] 上述耦合对准装置，优选的，所述夹具组件包括夹具安装板以及装设于所述夹具 安装板上的第二夹具头，所述第二夹具头设有多个沿圆周布置的第二弹性夹瓣以及位于多 个第二弹性夹瓣上的第三锥面，所述夹具组件还包括用于驱动多个第二弹性夹瓣同步径向 向内运动夹放下器件的第二锁紧套筒以及与所述第二锁紧套筒相连的拨杆，所述第二锁紧 套筒套设于第二夹具头上并与第二夹具头螺纹连接，所述第二锁紧套筒设有用于与第三锥 面配合迫使所有第二弹性夹瓣同步径向向内运动的第四锥面。
[0013] 作为一个总的技术构思，本发明还一种耦合对准方法，包括以下步骤： ① 上夹具装夹光纤组件，下夹具装夹光收发组件； ② 控制器控制升降装置驱动上夹具以5~20mm/s的速度下降至使光纤组件与光收发组 件间隔l~2mm的高度，再以0. l~lmm/s的速度下降至使光纤组件与光收发组件相接触的高 度； ③ 控制器控制对准装置的ΘΧ轴自动旋转滑台和0y轴自动旋转滑台分别进行角度对 准；角度对准具体包括：控制旋转滑台以〇. 1~〇. 5度的步长正向和反向各运动3~6步，检测 每一步运动后夹具组件的位移，再控制旋转滑台运动到使夹具组件离上夹具最近的角度； ④ 控制器控制对准装置的第一X轴自动直线滑台和第一Y轴自动直线滑台分别进行螺 旋扫描，使光功率达到或超过设定的粗对准阈值； 螺旋扫描具体包括：设置多个光功率阈值区间七一己，P2-P3，…Ph-Pm，Pi < P2 < P3…< PN_i < PN，且N彡5,各阈值区间分别设置步长和步长增量参数，所有阈值区间的步 长和步长增量的取值范围均为1飞微米，且各阈值区间的步长和步长增量按光功率阈值增 大的顺序逐个减小； 控制器控制直线滑台以1(Γ20微米的初始步长、5~10微米的初始步长增量进行大范围 初始螺旋扫描，同时检测光纤组件和光收发组件的耦合光功率，直至检测到大于Pi的光功 率值，停止初始螺旋扫描；以该检测的光功率值所对应的阈值区间的步长和步长增量参数 进行多级螺旋扫描，每级螺旋扫描完成后检测光功率，再以检测的光功率所对应阈值区间 的步长和步长增量进行下一级扫描，直至达到或超过设定的粗对准阈值； ⑤控制器控制第一 X轴自动直线滑台和第一 Y轴自动直线滑台分别进行爬山法搜索； 爬山法搜索具体包括： 步骤A，控制器控制直线滑台从起点以0. Γ2微米的步长朝任意一方向移动一步，若移 动后的光功率值0,则按当前移动方向且不改变步长进入步骤B，若移动 后的光功率值0,则反向移动且不改变步长进入步骤B ; 步骤B，直线滑台以规定步长和移动方向移动，每移动一步检测一次光功率，直至出现 APzPtA-PlgS 0,将前一点的位置作为峰值位置； 步骤C，直线滑台继续移动Γ5步，若存在八？=卩]§^;-?|^6>()，则进入步骤〇，若不存 在ΛΡ=Ρ后一点-P前一点> 0,则进入步骤E ; 步骤D，直线滑台继续移动直至出现0,将前一点作为新峰值位置， 比较新峰值位置与旧峰值位置的光功率大小，若旧峰值位置的光功率大于新峰值位置的光 功率，则进入步骤E，反之，则返回至步骤C ; 步骤E，直线滑台步长减半且反向移动，返回至步骤C，直至返回次数达到1飞次结束扫 描，直线滑台移动至新峰值位置。
[0014] 上述耦合对准方法，优选的，所述步骤③和步骤④之间还具有二次角度对准的步 骤，所述二次角度对准的步骤具体是在步骤③的基础上减小步长和减少运动步数进行再一 次角度对准。
[0015] 上述耦合对准方法，优选的，所述步骤⑤之后还具有简易爬山法搜索的步骤，所述 简易爬山法搜索的步骤具体是在步骤⑤的基础上减小步长、减少检查点数和重复次数进行 再一次爬山法搜索。
[0016] 与现有技术相比，本发明的优点在于： 1、本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置及耦合对准方法，能够实现同轴型光电子 器件的全自动化耦合对准，操作人员只需简单的安装配件，即可自动完成耦合对准的工序， 与传统的手动生产线相比，其自动化程度高，操作简单方便，作业时间短，生产效率高，可大 大降低产品的生产成本，并且不依赖操作人员的技能熟练程度，使产品质量更加稳定。
[0017] 2、本发明采用控制器控制各部件动作自动完成整个耦合对准过程，通过简化操作 界面和操作流程，使工人通过简单培训即可在很短时间内进行熟练操作，仅需一个工人即 可完成，大大降低了企业的人工成本。并且，通过给控制器设置不同的程序可以控制耦合效 率，实现耦合效率的人为可控，这是传统人工手动封装所无法实现的。
[0018] 3、本发明的可拓展性强，仅需更换不同夹具头即可适应于不同类型的同轴型光电 子器件，而不同器件的工艺参数可以内置控制器的程序中，使用时直接调用即可，不需要再 次进行调试便可完成生产。
[0019] 4、本发明的结构设计合理、巧妙，具有结构紧凑、占地面积小等优点。

【专利附图】

【附图说明】
[0020] 图1为采用本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置的自动耦合焊接设备的立 体结构示意图。
[0021] 图2为本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置的立体结构示意图。
[0022] 图3为自动耦合焊接设备中焊接装置的安装结构示意图。
[0023] 图4为耦合对准装置和焊接装置装设于机架上的立体结构示意图。
[0024] 图5为本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置中上夹具在侧盖打开时的立体 结构示意图。
[0025] 图6为本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置中上夹具局部剖切后的立体结 构示意图。
[0026] 图7为本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置中上夹具部分结构的分解结构 示意图。
[0027] 图8为本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置中上夹具的剖视结构示意图。
[0028] 图9为本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置中上夹具的夹具头的剖视结构 示意图。
[0029] 图10为本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置中上夹具的锁紧螺栓的立体结 构示意图。
[0030] 图11为本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置中下夹具的立体结构示意图。
[0031] 图12为本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置中下夹具的俯视结构示意图。
[0032] 图13为本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置中下夹具组件的部分剖视结构 示意图。
[0033] 图14为本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置中下夹具的夹具组件的分解结 构示意图。
[0034] 图15为本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置中下夹具在正常状态下的示意 简图。
[0035] 图16为本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置中下夹具在进行补偿时的示意 简图。
[0036] 图17为本发明同轴型光电子器件的耦合对准方法的流程图。
[0037] 图18为本发明同轴型光电子器件的耦合对准方法中角度对准的轨迹示意图。
[0038] 图19为本发明同轴型光电子器件的耦合对准方法中螺旋扫描的轨迹示意图。
[0039] 图20为本发明同轴型光电子器件的耦合对准方法中爬山法搜索的总流程图。
[0040] 图21为本发明同轴型光电子器件的耦合对准方法中爬山法搜索的分流程图。
[0041] 图例说明： 1、机架；2、上夹具；21、安装座；211、定位套；22、第一夹具头；221、第一弹性夹瓣； 222、第一锥形面；223、通槽；23、第一锁紧套筒；231、外筒；2311、连接部；232、铜锥套； 2321、第二锥形面；233、开口槽；24、伸缩驱动件；25、聚氨酯PU板；26、支撑套筒；261、侧 盖；27、顶盖；28、锁紧螺栓；281、螺杆部；282、螺帽部；283、工具插孔；29、陶瓷插芯；3、下 夹具；31、底座；311、第一安装座；312、第二安装座；313、底座定位孔；32、夹具组件；321、 夹具安装板；3211、推板；3212、螺纹孔；3213、夹具头定位孔；322、第二夹具头；3221、第二 弹性夹瓣；3222、第三锥面；3223、夹具头定位面；323、第二锁紧套筒；3231、第四锥面；324、 拨杆；325、堵头座；33、支承组件；331、气缸；332、限位机构；3321、支架；3322、调节螺钉； 34、电极插芯；35、导轨组件；36、涡流式位移传感器；37、传感器感应片；38、支承弹簧；39、 第二转接板；391、定位凸台；101、下器件；102、上器件；4、焊接装置；41、激光出射头；42、 第二X轴自动直线滑台；43、第二Y轴自动直线滑台；44、第二Z轴自动直线滑台；45、转接 架；46、固定架；47、焊接支撑台；48、CCD相机；5、自动旋转平台；6、升降装置；61、支撑座； 62、第一 Z轴自动直线滑台；63、转接板；7、对准装置；71、第一 X轴自动直线滑台；72、第一 Y轴自动直线滑台；73、θ x轴自动旋转滑台；74、Θ y轴自动旋转滑台；75、安装底座；8、设 备外罩；9、启动按钮；10、急停按钮；11、夹紧按钮；12、松开按钮。

【具体实施方式】
[0042] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0043] 如图2所示，本发明同轴型光电子器件的耦合对准装置，包括安装底座75、上夹具 2和下夹具3,其中，上夹具2用于夹持上器件102 (同轴型光电子器件的光纤组件)，下夹具 3用于夹持下器件101(同轴型光电子器件的光收发组件)，上夹具2通过升降装置6装设于 安装底座75上，升降装置6可驱动上夹具2沿Z轴升降运动，下夹具3通过对准装置7装 设于安装底座75上，对准装置7可驱动下夹具3分别沿X轴移动、沿Y轴移动、绕X轴摆动 以及绕Y轴摆动。耦合对准装还包括用于检测夹具组件32上下滑动位置的位移检测组件 以及用于控制升降装置6和对准装置7动作的控制器（图中未示)，控制器分别与位移检测 组件、升降装置6和对准装置7电连接，本实施例的控制器采用可编程序的工控机。
[0044] 升降装置6包括支撑座61、第一 Z轴自动直线滑台62和转接板63,支撑座61装 设于自动旋转平台5上，第一 Z轴自动直线滑台62通过转接板63装设于支撑座61上，上 夹具2装设于第一 Z轴自动直线滑台62上，第一 Z轴自动直线滑台62可以驱动上夹具2 沿Z轴方向做升降运动。
[0045] 对准装置7包括第一 X轴自动直线滑台71、第一 Y轴自动直线滑台72、θ x轴自 动旋转滑台73、07轴自动旋转滑台74和安装底座75,安装底座75装设于自动旋转平台 5上，第一 X轴自动直线滑台71、第一 Y轴自动直线滑台72、θχ轴自动旋转滑台73和0y 轴自动旋转滑台74依次叠加装设于安装底座75上，即第一 X轴自动直线滑台71安装在安 装底座75上，第一 Y轴自动直线滑台72安装在第一 X轴自动直线滑台71上，θχ轴自动 旋转滑台73安装在第一 Υ轴自动直线滑台72上，Θ y轴自动旋转滑台74安装在θ χ轴自 动旋转滑台73上，下夹具3装设于07轴自动旋转滑台74上。这样，对准装置7可以驱动 下夹具3分别沿X轴和Y轴移动以及绕X轴和Y轴摆动。
[0046] 本实施例中，如图5至图10所示，上夹具2包括安装座21、第一夹具头22、第一锁 紧套筒23以及装设于安装座21上的伸缩驱动件24,第一夹具头22沿坚直方向固定装设 于安装座21上，安装座21紧固安装在第一 Z轴自动直线滑台62上。第一夹具头22的下 端设有用于夹持上器件102的六个第一弹性夹瓣221，六个第一弹性夹瓣221与第一夹具 头22为一体连接结构，且六个第一弹性夹瓣221沿圆周均匀布置形成可使上器件102插入 的插孔，第一夹具头22采用65Mn钢制作，并淬火至硬度达到5(T70HRC。第一锁紧套筒23 同轴套设于第一夹具头22的外部，伸缩驱动件24与第一锁紧套筒23相连，并可驱动第一 锁紧套筒23沿第一夹具头22的轴向往复运动。第一夹具头22设有位于六个第一弹性夹 瓣221上的第一锥形面222,即第一锥形面222分布在六个第一弹性夹瓣221上；第一锁紧 套筒23包括外筒231和铜锥套232,外筒231的材质为LY12硬铝，铜锥套232装设于外筒 231的内孔中并通过螺钉与外筒231连接固定，铜锥套232的下端设有用于与第一锥形面 222配合迫使六个第一弹性夹瓣221径向向内同步运动的第二锥形面2321，第一锥形面222 和第二锥形面2321的锥角均设置为20度。当需要夹紧上器件102时，将上器件102置于 六个第一弹性夹瓣221之间的插孔内，伸缩驱动件24驱动第一锁紧套筒23向下运动，铜锥 套232的第一锥形面222与第二锥形面2321接触，并迫使六个第一弹性夹瓣221径向向内 同步运动夹紧上器件102 ;当需要卸下上器件102时，伸缩驱动件24驱动第一锁紧套筒23 向上运动，第一锥形面222脱离第二锥形面2321，六个第一弹性夹瓣221弹性复位并径向向 外运动，从而解除对上器件102的夹紧作用。由于铝质外筒231不耐磨，而铜锥套232的耐 磨性好，第一锁紧套筒23采用外筒231和铜锥套232的组合形式，通过铜锥套232与第一 弹性夹瓣221接触来迫使第一弹性夹瓣221动作，不仅减少了第一弹性夹瓣221的磨损，同 时外筒231可采用成本较低的材料制作，降低了生产制作成本，并且铜锥套232在过度磨损 后还可以进行更换。
[0047] 上夹具2采用多个沿圆周布置的第一弹性夹瓣221来夹紧定位上器件102,具有 定心能力强、夹持稳定等优点；同时，在夹紧时由伸缩驱动件24驱动第一锁紧套筒23推动 所有第一弹性夹瓣221径向向内同步运动夹紧上器件102,第一夹具头22相对于安装座21 固定不动，不会影响上器件102的定位，上器件102装卸方便快捷、效率高。相比普通夹头 运动式的夹具，在松开工件的过程中，第一弹性夹瓣221径向向外张开，不会对工件施加一 个向上的力，可以减少焊后偏移和光功率的损耗。
[0048] 本实施例中，上夹具2还包括支撑套筒26,支撑套筒26的下端通过螺钉连接于安 装座21上，支撑套筒26的上端通过螺钉连接有顶盖27,伸缩驱动件24装设于顶盖27上， 且伸缩驱动件24整体位于支撑套筒26内，顶盖27可以方便的拆装，便于对伸缩驱动件24 进行更换。支撑套筒26还设有可打开的侧盖261，侧盖261的下端通过螺钉与安装座21相 连，侧盖261的上端通过螺钉与顶盖27相连。
[0049] 上述伸缩驱动件24的驱动端通过一弹性连接板与外筒231相连，本实施例的弹性 连接板采用聚氨酯PU板25,伸缩驱动件24的驱动端连接于聚氨酯PU板25的中部，外筒 231的上端具有两个伸出的连接部2311，两个连接部2311分别连接于聚氨酯PU板25的两 侦k弹性连接板在实现力传递的同时起到减震和调节作用，其相当于一个弹性联轴器，由于 在制造和装配过程中不可避免的存在误差，夹具装配完成后，第一夹具头22的第一锥形面 222与铜锥套232的第二锥形面2321之间会存在配合误差，在夹紧过程中，第一锥形面222 保持固定，其相当于一个基准面，伸缩驱动件24通过弹性连接板推动外筒231运动，在弹性 连接板的作用下可使第二锥形面2321适应第一锥形面222,从而均匀的给第一锥形面222 施力，可以保证第一弹性夹瓣221动作的一致性和准确性。
[0050] 本实施例中，安装座21上通过螺钉固接有定位套211，第一夹具头22穿设于定位 套211中，第一夹具头22的中部设有与定位套211的一端相抵的定位台阶，第一夹具头22 的上端部螺纹连接有锁紧螺栓28,锁紧螺栓28与定位套211的另一端相抵，从而与定位台 阶配合将第一夹具头22锁紧定位在定位套211中，锁紧螺栓28以及紧固定位套211的螺钉 位于支撑套筒26内。锁紧螺栓28为特制的非标准螺栓，其包括螺杆部281和螺帽部282， 螺帽部282的侧壁上设有多个工具插孔283,多个工具插孔283沿螺帽部282的周向均匀布 置，打开侧盖261后可以采用杆件插入工具插孔283中扳动锁紧螺栓28转动，实现拧紧或 松开锁紧螺栓28。该第一夹具头22可以方便的进行拆装和更换，打开侧盖261再松卸锁紧 螺栓28,即可将第一夹具头22向下直接抽出。这样，仅需更换外部尺寸相同而内部尺寸不 同的多个第一夹具头22,就可以适用于不同尺寸和类型的上器件102,大大提高了夹具的 通用性，节省了生产成本；并且更换第一夹具头22时，需要拆卸的部件少，可以保持装配的 一致性和精度的稳定性。
[0051] 上述伸缩驱动件24、聚氨酯PU板25、锁紧螺栓28以及紧固定位套211的螺钉位 于支撑套筒26内，提高了结构的紧凑性和美观性。
[0052] 本实施例中，第一夹具头22内设有陶瓷插芯29,第一夹具头22设有用于将光纤侧 向引出的通槽223,该通槽223自第一弹性夹瓣221的端部贯通至第一夹具头22的中部，第 一锁紧套筒23的侧壁上设有沿通槽223 -侧布置的开口槽233。由于在耦合焊接过程中， 需要将陶瓷插芯29插入到光纤组件中进行光功率检测，设置通槽223和开口槽233后可先 将陶瓷插芯29与光纤组件对接，再整体装入第一夹具头22的插孔中，而通槽223和开口槽 233则对与陶瓷插芯29相连的光纤形成避让，使光纤卡入通槽223和开口槽233内并从第 一锁紧套筒23的侧面引出。而需要松开光纤组件时，光纤又可沿着通槽223和开口槽233 随光纤组件一起脱离上夹具2,这样光纤组件在安装和拆卸的过程中始终与陶瓷插芯29保 持连接，便于在耦合焊接过程中在线进行光功率检测，上述陶瓷插芯29为现有技术，在此 不再赘述。本实施例的伸缩驱动件24采用气缸，当然，在其他实施例中伸缩驱动件24也可 以采用油缸等。
[0053] 本实施例中，如图11至图14所示，下夹具3包括底座31以及用于夹持下器件101 的夹具组件32,夹具组件32沿坚直方向滑设于底座31上，底座31上设有以恒定的支承力 支承夹具组件32并可使夹具组件32上下滑动的支承组件33。该支承组件33包括与恒压 气源相连的气缸331以及用于限制夹具组件32滑动范围的限位机构332,气缸331装设于 底座31上，夹具组件32与气缸331的伸缩杆相连，气缸331通入恒压气体后可将夹具组件 32浮动支承在底座31的上方，在不受外力的情况下，夹具组件32在气缸331的支承作用和 限位机构332的限位作用下相对于底座31固定不动，当夹具组件32受向下的力时，可克服 气缸331的支承力使夹具组件32相对于底座31向下滑动。在需要对下器件101进行角度 调整等使下器件101在坚直方向上产生位移的工况下，夹具组件32可以夹持的下器件101 沿坚直方向进行自动补偿，能够自动适应下器件101在坚直方向上的位移；同时，在夹具组 件32上下滑动的过程中支承组件33的支承力始终保持恒定，不会因位移的变化而增大，保 证了在自动补偿过程中下器件101受力的均匀性，不会出现因受力过大而使下器件101损 坏或变形的情况；此外，由于夹具组件32可以沿坚直方向运动进行自动补偿，还可降低夹 具的制作和装配精度，降低生产制作成本。气缸331的支承力可通过改变恒压气源的压力 来调整。
[0054] 图15和图16分别示出了下夹具3在正常状态和进行角度调整时沿坚直方向进行 补偿的情况，正常状态时，上器件102保持固定，下夹具3夹装下器件101与上器件102上 下对接，当调整对接角度时，下夹具3带着下器件101整体绕某一固定轴旋转，使上器件102 和下器件101之间产生夹角，两者之间的距离将变大，此时上器件102对下器件101施加向 下的力，迫使夹具组件32克服气缸331的支承力沿着坚直方向向下运动，从而完成坚直方 向的补偿。
[0055] 本实施例中，夹具组件32包括夹具安装板321以及装设于夹具安装板321上的第 二夹具头322,夹具安装板321采用聚四氟乙烯制成，第二夹具头322的上端设有四个用于 夹持下器件101的第二弹性夹瓣3221，四个第二弹性夹瓣3221与第二夹具头322为一体结 构，且四个第二弹性夹瓣3221沿圆周均匀布置形成可使下器件101插入的插孔，第二夹具 头322设有位于四个第二弹性夹瓣3221上的第三锥面3222,夹具组件32还包括用于驱动 多个第二弹性夹瓣3221同步径向向内运动夹放下器件101的第二锁紧套筒323以及与第 二锁紧套筒323相连的拨杆324,第二锁紧套筒323套设于第二夹具头322上并与第二夹具 头322螺纹连接，第二锁紧套筒323设有用于与第三锥面3222配合迫使所有第二弹性夹瓣 3221同步径向向内运动的第四锥面3231。通过拨杆324可驱使第二锁紧套筒323转动，进 而第二锁紧套筒323相对于第二夹具头322上下运动，当第二锁紧套筒323向下运动时第 二锁紧套筒323的第四锥面3231与第三锥面3222接触并迫使所有第二弹性夹瓣3221同 步径向向内运动夹紧下器件101，当第二锁紧套筒323向上运动时第二锁紧套筒323的第四 锥面3231与第三锥面3222脱离，第二弹性夹瓣3221在弹性复位作用下径向向外运动并松 开下器件101，该螺旋驱动式的第二锁紧套筒323具有结构简单、更换方便等优点。本实施 例的第二夹具头322具体是设有四个第二弹性夹瓣3221，具有定心能力强，夹持稳定等优 点，第二夹具头322整体采用65Mn钢制作，并淬火至硬度达到5(T70HRC，第三锥面3222的 角度为20度。
[0056] 上述限位机构332包括支架3321以及调节螺钉3322,支架3321上设有坚直布置 的螺纹通孔，调节螺钉3322配合装设于该螺纹通孔中，且调节螺钉3322的下端与夹具安装 板321的上端相抵，通过调整调节螺钉3322的旋入位置，可以改变夹具组件32上下滑动的 范围。
[0057] 本实施例中，第二夹具头322以螺纹连接方式可拆卸的装设于夹具安装板321上， 便于更换不同的第二夹具头322,以用于夹持不同类型的下器件101，第二夹具头322的安 装具体是，在夹具安装板321上设有坚直布置的安装通孔，安装通孔沿轴向依次设有螺纹 孔3212和夹具头定位孔3213,第二夹具头322装设于安装通孔中，第二夹具头322的中部 设有与螺纹孔3212配合的外螺纹，第二夹具头322的端部设有与夹具头定位孔3213配合 定位的夹具头定位面3223,这样第二夹具头322通过螺纹与夹具安装板321形成可拆卸连 接，同时由于螺纹之间的配合存在间隙，又可通过夹具头定位面3223和夹具头定位孔3213 的配合形成定位，保证第二夹具头322与夹具安装板321之间的垂直度。第二夹具头322 内装设有电极插芯34,电极插芯34的安装具体是，第二夹具头322设有与插孔重合的贯通 孔，贯通孔的一端为第二弹性夹瓣3221，贯通孔的另一端设有堵头座325,堵头座325通过 螺钉与夹具安装板321固接，电极插芯34连接固定在该堵头座325伸出贯通孔的一端。电 极插芯34的四个槽内设有用于与下器件101引脚连接的导电铜片，下器件101插入第二夹 具头322的插孔后其引脚与电极插芯34的导电铜片相接，从而实现在夹持下器件101的同 时给下器件101上电，该电极插芯34为现有技术，在此不再赘述。
[0058] 本实施例中，底座31上设有对称布置的第一安装座311和第二安装座312,第一 安装座311和第二安装座312分别通过定位台阶和螺栓与底座31固接，夹具安装板321的 一侧端通过导轨组件35与第一安装座311连接并可沿坚直方向滑动，导轨组件35可采用 现有常规的滑动导轨，气缸331装设于第二安装座312上，夹具安装板321的另一侧通过螺 栓固定连接有推板3211，推板3211与气缸331的伸缩杆相连。气缸331对夹具安装板321 的支撑力矩可以抵消下器件101受力后对导轨组件35的力矩，能够减小夹具组件32作用 在导轨组件35上的弯曲力矩，进而保证足够的安装精度和一致性，因此，这种双边支撑结 构能够使力矩平衡，防止下夹具3整体变形。
[0059] 本实施例中，下夹具3还设有用于检测夹具安装板321位移的位移检测组件，位移 检测组件包括涡流式位移传感器36和传感器感应片37，其中，涡流式位移传感器36装设于 第一安装座311上，传感器感应片37装设于夹具安装板321上，当夹具安装板321在坚直 方向移动时，涡流式位移传感器36可以检测传感器感应片37与底座31的相对位移，也即 夹具安装板321与底座31的相对位移，采用涡流式位移传感器36具有精度高、无接触的优 点。
[0060] 本实施例中，底座31上还设有用于在气缸331不工作时支承夹具组件32的支承 弹簧38,该支承弹簧38套设安装在与底座31固接的中心柱体上，其下端与底座31相抵， 其上端与夹具安装板321之间留有间距，该间距保证在正常工作的情况下支承弹簧38不会 与夹具安装板321接触，当气缸331未通入恒压气体时，夹具组件32整体沿导轨组件35下 滑，最终支承在支承弹簧38上。
[0061] 本实施例中，下夹具3还包括第二转接板39,第二转接板39通过螺栓可拆卸的连 接于底座31上，下夹具3整体可通过第二转接板39安装到Θ y轴自动旋转滑台74上，通 过更换不同的第二转接板39,可以方便快速的与不同的运动平台或固定平台连接。同时，底 座31设有底座定位孔313,第二转接板39设有定位凸台391，定位凸台391插设于底座定 位孔313中形成定位，通过底座定位孔313和定位凸台391的配合可以保证第二转接板39 和底座31的相对位置。
[0062] 图1、图3和图4还示出了 一种装设有同轴型光电子器件的耦合对准装置的自动耦 合焊接设备，该自动耦合焊接设备还包括机架1、装设于机架1上的三个的焊接装置4以及 装设于机架1上并可绕Z轴转动的自动旋转平台5,三个焊接装置4绕自动旋转平台5的旋 转轴线均匀布置，即三个焊接装置4以120°均匀分布在机架1上。上述安装底座75安装 在自动旋转平台5上，自动旋转平台5可带着耦合对准装置整体绕Z轴旋转运动。这样，对 准装置7可以驱动下夹具3分别沿X轴和Y轴移动以及绕X轴和Y轴摆动，通过四个自由 度的高精度运动并配合上夹具2沿Z轴方向的运动，可实现下器件101与上器件102的对 准；同时自动旋转平台5又可驱动对准装置7及下夹具3绕Z轴转动，进而调整下器件101 绕Z轴转动的角度，便于进行第二次焊接。在第二次焊接时，采用对准装置7整体旋转的设 计，更有利于角度的调整，防止封装时的掉光、侧光现象，很大程度地提高了焊接质量。
[0063] 上述自动旋转平台5为电动旋转台，其为现有技术，可以通过外购得到，例如可选 用北京赛凡光电仪器有限公司生产的7SRA系列电动旋转台，如果需要更高的性能，还可以 选择精度更高的平台。
[0064] 各焊接装置4均包括激光出射头41，激光出射头41通过调整装置装设于机架1上 并可由调整装置驱动分别沿X轴、Y轴和Z轴移动，激光出射头41的尾部安装有CCD相机 48。调整装置包括第二X轴自动直线滑台42、第二Y轴自动直线滑台43、第二Z轴自动直 线滑台44和焊接支撑台47,焊接支撑台47装设于机架1上，第二X轴自动直线滑台42、第 二Y轴自动直线滑台43和第二Z轴自动直线滑台44依次叠加装设于焊接支撑台47上，即 第二X轴自动直线滑台42装设于焊接支撑台47上，第二Y轴自动直线滑台43装设于第二 X轴自动直线滑台42上，第二Z轴自动直线滑台44通过转接架45装设于第二Y轴自动直 线滑台43上，激光出射头41通过固定架46装设于第二Y轴自动直线滑台43上。通过调 整装置调节激光出射头41在X轴、Y轴和Z轴方向的位移，可以调整激光出射头41与对准 装置7的相对位置，耦合焊接设备在初始状态时，调整好激光出射头41与对准装置7的相 对位置，使激光准确入射到上器件102和下器件101的间隙处，以此保证焊点质量，在工作 时焊接装置4 一般不需要再次进行调整。在下器件101对准完成后，控制三个激光出射头 41使激光入射到上器件102和下器件101之间的间隙处，完成第一次焊接。然后，通过自 动旋转平台5使整个对准装置7旋转一定角度(例如60度)，使完成第一次焊接后的下器件 101也旋转相应角度，再控制三个激光出射头41完成第二次焊接。
[0065] 上述对准装置7和焊接装置4采用积木组合的方式，实现多自由度位置调整机构 的搭建，其适用性强，灵活性大，便于拆卸。由于耦合对准对器件性能的影响较大，对准装置 7可采用高精度的滑台，而焊接装置4的滑台精度可相对较低。
[0066] 上述第一 X轴自动直线滑台71、第一 Y轴自动直线滑台72、第一 Z轴自动直线滑 台62、第二X轴自动直线滑台42、第二Y轴自动直线滑台43和第二Z轴自动直线滑台44 均可采用现有的自动直线滑台；θ X轴自动旋转滑台73和Θ y轴自动旋转滑台74均可采 用现有的自动旋转滑台，各滑台采用步进电机驱动。例如，各自动直线滑台可采用北京赛凡 光电仪器有限公司生产的7STA10系列电动平移台，各自动旋转滑台可采用北京赛凡光电 仪器有限公司生产的7SGA1系列电动角位台，当然，如果需要各平台具有更高的性能，还可 以选择精度更高的平台。
[0067]自动耦合焊接设备还包括设备外罩8以及安装于设备外罩8上的控制按钮，控制 按钮包括启动按钮9、急停按钮10、夹紧按钮11和松开按钮12,其中，启动按钮9用于启动 整个耦合焊接设备，夹紧按钮11用于控制上夹具2夹紧上器件102,并控制耦合焊接设备自 动运行封装，封装完成后通过松开按钮12控制上夹具2松开上器件102,再使下夹具3松开 下器件101，此时可取下焊装完成的同轴型光电子器件，完成整个封装过程。如果运行过程 中出现特殊情况，可以按下急停按钮10,使设备立即退出封装过程并停止工作。
[0068] 如图17至图21所示，本发明同轴型光电子器件的耦合对准方法，包括以下步骤： ① 上夹具2装夹光纤组件，下夹具3装夹光收发组件； ② Z轴位置调整，控制器控制升降装置6驱动上夹具2以5~20mm/s的速度下降一端距 离，使光纤组件与光收发组件间隔广2mm的高度，再以0. l~lmm/S的速度继续下降至使光纤 组件与光收发组件相接触的高度。该高度由涡流式位移传感器36检测位移信号并反馈至 控制器进行控制，光纤组件与光收发组件未接触时，夹具组件32在Z轴方向上的位移保持 不变，涡流式位移传感器36检测夹具组件32的位移不变，其反馈给控制器的数据理论上不 变，当光纤组件与光收发组件接触时，迫使夹具组件32沿Z轴向下运动，此时涡流式位移传 感器36检测到夹具组件32的位移增大，并将位移信号反馈至控制器，控制器则控制升降装 置6停止运动，使光纤组件保持不动； ③角度对准，控制器控制θ X轴自动旋转滑台73和Θ y轴自动旋转滑台74分别进行 角度对准，调整光纤组件和光收发组件之间的角度偏差，Θ X轴自动旋转滑台73和Θ y轴 自动旋转滑台74的角度对准无先后顺序；以θ x轴自动旋转滑台73为例，其角度对准具体 包括：如图18所示，控制器控制θ x轴自动旋转滑台73以0. 1~0. 5度的步长正向和反向 各运动3步，检测每一步运动后夹具组件32的上下位移，再控制θ x轴自动旋转滑台73运 动到使夹具组件32离上夹具2最近的角度，S卩θ x轴自动旋转滑台73运动到的所有点中， 光纤组件的下表面与光收发组件的上表面最靠近的点，由于在θ X轴自动旋转滑台73运动 时，夹具组件32的位移会发生变化，当光纤组件的下表面与光收发组件的上表面越接近平 行时，涡流式位移传感器36的位移越小，通过控制器对采集的位移信号进行处理和比较， 再判断出位移最小的点并控制θ X轴自动旋转滑台73运动到该点即可；Θ y轴自动旋转滑 台74的角度对准方法与θ x轴自动旋转滑台73的角度对准方法相同，在此不再赘述； 如果角度对准的精度要求高，还可进而二次角度对准，二次角度对准的步骤具体是在 步骤③的基础上减小步长和减少运动步数进行再一次角度对准。
[0069] ④粗对准，控制器控制第一 X轴自动直线滑台71和第一 Y轴自动直线滑台72分 别进行螺旋扫描，使光功率达到或超过设定的粗对准阈值； 螺旋扫描具体包括：设置多个光功率阈值区间七一己，P2-P3，…Ph-Pm (Pi < P2 < P3…< PN_i < PN，且N < 5)，各阈值区间分别设置步长和步长增量参数，所有阈值区间的 步长和步长增量的取值范围均为1~5微米，且各阈值区间的步长和步长增量按光功率阈值 增大的顺序逐个减小； 控制器控制直线滑台以ΚΓ20微米的初始步长、5~10微米的初始步长增量进行大范围 初始螺旋扫描，同时检测光纤组件和光收发组件的耦合光功率，直至检测到大于Pi的光功 率值，停止初始螺旋扫描；以该检测的光功率值所对应的阈值区间的步长和步长增量参数 进行多级螺旋扫描，每级螺旋扫描完成后均检测光功率，再以检测的光功率所对应的阈值 区间的步长和步长增量参数进行下一级扫描，直至达到或超过设定的粗对准阈值；螺旋扫 描的轨迹如图19所示，每一级螺旋扫描是指第一 X轴自动直线滑台71和第一 Y轴自动直 线滑台72分别按设定步长移动一步。螺旋扫描的轨迹如图19所示，图中Λ X和八y分别 表示第一 X轴自动直线滑台71和第一 Y轴自动直线滑台72的步长增量。
[0070] ⑤精对准，控制器控制第一 X轴自动直线滑台71和第一 Y轴自动直线滑台72分 别进行爬山法扫描，爬山法是一种一维搜索方法，在完成一维的寻优之后，再进行下一维的 搜索，第一 X轴自动直线滑台71和第一 Y轴自动直线滑台72进行爬山法扫描无先后顺序； 以第一 X轴自动直线滑台71为例，如图20所示，爬山法扫描具体包括： 步骤A，控制器控制第一 X轴自动直线滑台71从起点（完成粗对准后的位置）以0. 1~2 微米的步长朝任意一方向移动一步，若移动后的光功率值Λ 0,则按当前移 动方向且不改变步长进入步骤B，若移动后的光功率值0,则反向移动且 不改变步长进入步骤B; 步骤B，控制器控制第一 X轴自动直线滑台71以规定步长和移动方向移动，每移动一 步检测一次光功率，直至出现0,则将前一点的位置作为峰值位置； 步骤C，控制器控制第一 X轴自动直线滑台71继续移动Γ5步，每移动一步检测一次光 功率，若存在八？=?]§^^|^;>〇，则进入步骤〇，若不存在八？=? ]§^-?|^;>〇，则进入 步骤E ; 步骤D，控制器控制第一X轴自动直线滑台71继续移动直至出现Λ Ρ=Ρ< 0， 此时将前一点作为新峰值位置，比较新峰值位置与旧峰值位置的光功率大小，若旧峰值位 置的光功率大于新峰值位置的光功率，则进入步骤Ε，反之，则返回至步骤C，本步骤的流程 图参见图21 ; 步骤Ε，控制器控制第一 X轴自动直线滑台71步长减半且反向移动，返回至步骤C，直 至返回次数达到1飞次后结束扫描，控制器控制第一 X轴自动直线滑台71移动至新峰值位 置，最终完成同轴型光电子器件的耦合对准。
[0071] 为确保最后耦合对准的光功率尽量接近理论最大值，在进行一次爬山法搜索后， 还可再进行一次简易爬山法搜索，简易爬山法搜索的步骤具体是在步骤⑤的基础上减小步 长、减少检查点数和重复次数进行再一次爬山法搜索。
[0072] 在整个耦合对准过程中，还可给控制器设置中止条件：当检测到的光功率值达到 设定的对准阈值(满足耦合对准要求的光功率值）时，立即停止所有耦合对准步骤，这样可 以节约耦合对准程序。
[0073] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施 例。对于本【技术领域】的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变 换也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种同轴型光电子器件的耦合对准装置，其特征在于：包括安装底座（75)、上夹具 (2)和下夹具（3)，所述上夹具（2)通过升降装置（6)装设于安装底座（75)上并可由升降装 置（6)驱动沿Z轴升降运动，所述下夹具（3)通过对准装置（7)装设于安装底座（75)上并可 由对准装置（7)驱动分别沿X轴移动、沿Y轴移动、绕X轴摆动以及绕Y轴摆动；所述下夹 具（3)包括底座（31)以及用于夹持下器件（101)的夹具组件（32)，所述夹具组件（32)沿坚 直方向滑设于所述底座（31)上，所述底座（31)上设有以恒定的支承力支承夹具组件（32) 并可使夹具组件（32 )上下滑动的支承组件（33 );所述耦合对准装还包括用于检测夹具组件 (32)上下滑动位置的位移检测组件以及用于控制升降装置（6)和对准装置（7)动作的控制 器，所述控制器分别与所述位移检测组件、升降装置（6)和对准装置（7)电连接。
2. 根据权利要求1所述的同轴型光电子器件的耦合对准装置，其特征在于：所述对准 装置（7 )包括第一 X轴自动直线滑台（71 )、第一 Y轴自动直线滑台（72 )、θ x轴自动旋转滑 台（73)、Θ y轴自动旋转滑台（74)以及安装底座（75)，所述第一 X轴自动直线滑台（71)、第 一 Y轴自动直线滑台（72)、θχ轴自动旋转滑台（73)和0y轴自动旋转滑台（74)依次叠加 装设于所述安装底座（75)上，所述下夹具（3)装设于所述Θ y轴自动旋转滑台（74)上。
3. 根据权利要求1所述的同轴型光电子器件的耦合对准装置，其特征在于：所述支承 组件（33)包括与恒压气源相连的气缸（331)以及用于限制夹具组件（32)滑动范围的限位 机构（332)，所述气缸（331)装设于底座（31)上，所述夹具组件（32)与所述气缸（331)的伸 缩杆相连。
4. 根据权利要求1所述的同轴型光电子器件的耦合对准装置，其特征在于：所述位移 检测组件包括设于底座（31)上的涡流式位移传感器（36)以及设于夹具组件（32)上的传感 器感应片（37)。
5. 根据权利要求1所述的同轴型光电子器件的耦合对准装置，其特征在于：所述升降 装置（6)包括支撑座（61)、第一 Z轴自动直线滑台（62)和转接板（63)，所述支撑座（61)装 设于安装底座（75)上，所述第一 Z轴自动直线滑台（62)通过转接板（63)装设于支撑座 (61)上，所述上夹具（2)装设于所述第一 Z轴自动直线滑台（62)上。
6. 根据权利要求1所述的同轴型光电子器件的耦合对准装置，其特征在于：所述上夹 具（2)包括安装座（21)、第一夹具头（22)、第一锁紧套筒（23)以及用于驱动所述第一锁紧 套筒（23)伸缩运动的伸缩驱动件（24)，所述第一夹具头（22)固定装设于所述安装座（21) 上，所述第一夹具头（22)设有用于夹持上器件（102)的多个第一弹性夹瓣（221)，所述多个 第一弹性夹瓣（221)沿圆周布置，所述第一锁紧套筒（23)套设于所述第一夹具头（22)的外 部，所述伸缩驱动件（24)与所述第一锁紧套筒（23)相连并可驱动所述第一锁紧套筒（23) 推动所有第一弹性夹瓣（221)径向向内同步运动；所述第一夹具头（22)设有位于多个第一 弹性夹瓣（221)上的第一锥形面（222);所述第一锁紧套筒（23)包括外筒（231)以及通过 紧固件连接于所述外筒（231)中的铜锥套（232)，所述铜锥套（232)设有用于与所述第一锥 形面（222)配合迫使所有第一弹性夹瓣（221)径向向内同步运动的第二锥形面（2321)。
7. 根据权利要求1所述的同轴型光电子器件的耦合对准装置，其特征在于：所述夹具 组件（32)包括夹具安装板（321)以及装设于所述夹具安装板（321)上的第二夹具头（322)， 所述第二夹具头（322)设有多个沿圆周布置的第二弹性夹瓣（3221)以及位于多个第二弹 性夹瓣（3221)上的第三锥面（3222)，所述夹具组件（32)还包括用于驱动多个第二弹性夹 瓣（3221)同步径向向内运动夹放下器件（101)的第二锁紧套筒（323)以及与所述第二锁紧 套筒（323 )相连的拨杆（324)，所述第二锁紧套筒（323 )套设于第二夹具头（322 )上并与第 二夹具头（322 )螺纹连接，所述第二锁紧套筒（323 )设有用于与第三锥面（3222 )配合迫使 所有第二弹性夹瓣（3221)同步径向向内运动的第四锥面（3231)。
8. -种如权利要求1所述的耦合对准装置的耦合对准方法，其特征在于，包括以下步 骤： ① 上夹具（2)装夹光纤组件，下夹具（3)装夹光收发组件； ② 控制器控制升降装置驱动上夹具（2)以5~20mm/s的速度下降至使光纤组件与光收 发组件间隔1~2_的高度，再以0. l~lmm/S的速度下降至使光纤组件与光收发组件相接触 的高度； ③ 控制器控制对准装置（7)的θχ轴自动旋转滑台（73)和07轴自动旋转滑台（74) 分别进行角度对准；角度对准具体包括：控制旋转滑台以〇. 1~〇. 5度的步长正向和反向各 运动:Γ6步，检测每一步运动后夹具组件（32)的位移，再控制旋转滑台运动到使夹具组件 (31)离上夹具（2)最近的角度； ④ 控制器控制对准装置（7)的第一 X轴自动直线滑台（71)和第一 Υ轴自动直线滑台 (72)分别进行螺旋扫描，使光功率达到或超过设定的粗对准阈值； 螺旋扫描具体包括：设置多个光功率阈值区间七一己，Ρ2-Ρ3，…Ph-Pm，Pi < Ρ2 < Ρ3…< PN_i < ΡΝ，且Ν彡5,各阈值区间分别设置步长和步长增量参数，所有阈值区间的步 长和步长增量的取值范围均为1飞微米，且各阈值区间的步长和步长增量按光功率阈值增 大的顺序逐个减小； 控制器控制直线滑台以ΚΓ20微米的初始步长、5~10微米的初始步长增量进行大范围 初始螺旋扫描，同时检测光纤组件和光收发组件的耦合光功率，直至检测到大于Pi的光功 率值，停止初始螺旋扫描；以该检测的光功率值所对应的阈值区间的步长和步长增量参数 进行多级螺旋扫描，每级螺旋扫描完成后检测光功率，再以检测的光功率所对应阈值区间 的步长和步长增量进行下一级扫描，直至达到或超过设定的粗对准阈值； ⑤ 控制器控制第一 X轴自动直线滑台（71)和第一 Y轴自动直线滑台（72)分别进行爬 山法搜索；爬山法搜索具体包括： 步骤A，控制器控制直线滑台从起点以0. Γ2微米的步长朝任意一方向移动一步，若移 动后的光功率值0,则按当前移动方向且不改变步长进入步骤B，若移动 后的光功率值0,则反向移动且不改变步长进入步骤B ; 步骤B，直线滑台以规定步长和移动方向移动，每移动一步检测一次光功率，直至出现 APzPtA-PlgS 0,将前一点的位置作为峰值位置； 步骤C，直线滑台继续移动Γ5步，若存在八？=卩]§^;-?|^6>()，则进入步骤〇，若不存 在ΛΡ=Ρ后一点-P前一点> 0,则进入步骤E ; 步骤D，直线滑台继续移动直至出现0,将前一点作为新峰值位置， 比较新峰值位置与旧峰值位置的光功率大小，若旧峰值位置的光功率大于新峰值位置的光 功率，则进入步骤E，反之，则返回至步骤C ; 步骤E，直线滑台步长减半且反向移动，返回至步骤C，直至返回次数达到1飞次结束扫 描，直线滑台移动至新峰值位置。
9. 根据权利要求8所述的耦合对准方法，其特征在于：所述步骤③和步骤④之间还具 有二次角度对准的步骤，所述二次角度对准的步骤具体是在步骤③的基础上减小步长和减 少运动步数进行再一次角度对准。
10. 根据权利要求8所述的耦合对准方法，其特征在于：所述步骤⑤之后还具有简易爬 山法搜索的步骤，所述简易爬山法搜索的步骤具体是在步骤⑤的基础上减小步长、减少检 查点数和重复次数进行再一次爬山法搜索。
【文档编号】G02B6/42GK104101966SQ201410360420
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】段吉安, 卢胜强, 郑煜 申请人:中南大学