本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，尤其是涉及一種聚焦鏡耦合方法及耦合裝置。

背景技術(shù)：

1、在激光技術(shù)領(lǐng)域，泵浦源是核心組件，泵浦源內(nèi)存在聚焦鏡，聚焦鏡的位置直接影響激光器的輸出質(zhì)量和效率。傳統(tǒng)泵浦源內(nèi)聚焦鏡的耦合方式采用反向紅光泵浦，調(diào)整光斑的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)聚焦鏡的耦合。隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)聚焦鏡的耦合效率和穩(wěn)定性提出了更高的要求，然而反向紅光泵浦由于復(fù)雜的調(diào)整機(jī)構(gòu)、耦合效率的不穩(wěn)定性、紅光泵浦的易損壞性、應(yīng)用范圍的局限性，影響了聚焦鏡的耦合效率和穩(wěn)定性。

2、本方案提出了一種新的泵浦耦合方式及耦合裝置，利用聚焦鏡的出射面中心點(diǎn)與光纖端面的中心點(diǎn)之間保持固定距離，這一固定距離是根據(jù)激光光束的聚焦特性和光纖傳輸特性精確計(jì)算得出，且利用聚焦鏡的出射面與光纖端面需保持平行，以確保泵浦光能夠高效的耦合進(jìn)光纖中。在耦合過(guò)程中，泵浦光首先經(jīng)過(guò)聚焦鏡的聚焦作用，形成一個(gè)小而集中的光斑。然后，該光斑以固定的距離照射到光纖端面上，通過(guò)光纖的傳輸特性將泵浦光耦合進(jìn)入光纖內(nèi)部。由于聚焦鏡與光纖端面之間的距離是固定的，因此可以確保每次耦合時(shí)泵浦光的光斑大小和位置都保持一致，從而提高了耦合效率和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種聚焦鏡耦合方法及耦合裝置，以解決目前泵浦源中聚焦鏡耦合效率低、穩(wěn)定性差、使用范圍窄的技術(shù)問(wèn)題,提高了聚焦鏡的耦合效率和穩(wěn)定性，并充分考慮了聚焦鏡出射面與光纖中光纖耦入端面具有面狀結(jié)構(gòu)的特性，進(jìn)一步提高了耦合精度和激光器輸出性能。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種聚焦鏡耦合方法，以用于耦合所述聚焦鏡至泵浦源管殼，所述泵浦源管殼的內(nèi)部設(shè)置有光纖，所述方法包括：

3、通過(guò)所述泵浦源管殼的開槽獲取所述光纖的光纖端面位置信息；

4、將所述聚焦鏡設(shè)置于所述泵浦源管殼的內(nèi)部的初始位置；

5、基于所述聚焦鏡的初始位置、所述光纖端面與所述聚焦鏡的聚焦鏡出射面的預(yù)設(shè)關(guān)系和所述光纖端面位置信息，確定所述聚焦鏡設(shè)置于所述泵浦源管殼內(nèi)部的目標(biāo)位置,并調(diào)整所述聚焦鏡至所述目標(biāo)位置。

6、進(jìn)一步的，通過(guò)所述泵浦源管殼的開槽獲取所述光纖端面位置信息，包括：所述開槽沿垂直于所述泵浦源管殼的側(cè)面的延伸方向、設(shè)置于所述泵浦源管殼的頂面，以通過(guò)所述開槽透射光線獲取所述光纖端面的位置信息。

7、進(jìn)一步的，所述初始位置包括：所述聚焦鏡的偏轉(zhuǎn)角度為0°，所述偏轉(zhuǎn)角度包括所述聚焦鏡與所述泵浦源管殼的側(cè)面的之間的夾角。

8、進(jìn)一步的，所述預(yù)設(shè)關(guān)系包括：所述光纖端面的中心點(diǎn)和所述聚焦鏡出射面的中心點(diǎn)之間的固定距離為d和所述光纖端面與所述聚焦鏡出射面平行。

9、進(jìn)一步的，基于所述聚焦鏡的初始位置、所述光纖端面與所述聚焦鏡出射面的所述預(yù)設(shè)關(guān)系和所述光纖端面的位置信息，確定所述聚焦鏡放置于所述泵浦源管殼內(nèi)部的目標(biāo)位置，包括:

10、若所述光纖端面的位置信息為二維坐標(biāo)信息，則獲取光纖端面的中心點(diǎn)坐標(biāo)位置及所述光纖端面的輪廓上至少兩個(gè)第一采樣點(diǎn)坐標(biāo)位置，獲取所述聚焦鏡出射面的中心點(diǎn)坐標(biāo)位置及所述聚焦鏡出射面的輪廓上至少兩個(gè)第二采樣點(diǎn)坐標(biāo)位置。

11、進(jìn)一步的，基于所述聚焦鏡的初始位置、所述光纖端面與所述聚焦鏡的聚焦鏡出射面的預(yù)設(shè)關(guān)系和所述光纖端面位置信息，確定所述聚焦鏡設(shè)置于所述泵浦源管殼內(nèi)部的目標(biāo)位置，包括：

12、所述聚焦鏡出射面沿y軸方向的長(zhǎng)為l，所述聚焦鏡出射面沿垂直所述泵浦源平面的方向長(zhǎng)為w，所述光纖端面的中心點(diǎn)與所述聚焦鏡出射面的中心點(diǎn)固定距離為d；

13、所述光纖端面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)為c(cx,cy)，所述聚焦鏡出射面的中心點(diǎn)坐標(biāo)r(rx,ry),其中rx=cx±d，ry=cy;

14、所述光纖端面的輪廓上兩個(gè)第一采樣點(diǎn)坐標(biāo)分別為p1(x1,y1),?p2(x2,y2);

15、若cx=x1=x2，則所述光纖端面無(wú)傾斜，傾斜角θ=0;

16、若cx≠x1和/或cx≠x2，則所述光纖端面傾斜，傾斜角為

17、,

18、其中：；

19、基于所述傾斜角，確定所述聚焦鏡出射面的四個(gè)角的坐標(biāo)分別為：

20、m1(rx+sin(θ)，ry-cos(θ))、

21、m2(rx+sin(θ)，ry-cos(θ))、

22、m3(rx-sin(θ)，ry+cos(θ))、

23、m4(rx-sin(θ)，ry+cos(θ))。

24、進(jìn)一步的，基于所述聚焦鏡的初始位置、所述光纖端面與所述聚焦鏡出射面的預(yù)設(shè)關(guān)系和所述光纖端面的位置信息，確定所述聚焦鏡放置于所述泵浦源管殼內(nèi)部的目標(biāo)位置，包括:

25、若所述光纖端面的位置信息為三維坐標(biāo)信息，則獲取光纖端面的中心點(diǎn)坐標(biāo)位置及所述光纖端面的輪廓上至少一個(gè)第一采樣點(diǎn)坐標(biāo)位置，獲取所述聚焦鏡出射面的中心點(diǎn)坐標(biāo)位置及所述聚焦鏡出射面的輪廓上至少一個(gè)第二采樣點(diǎn)坐標(biāo)位置。

26、進(jìn)一步的，基于所述聚焦鏡的初始位置、所述光纖端面與所述聚焦鏡出射面的預(yù)設(shè)關(guān)系和所述光纖端面位置信息，確定所述聚焦鏡設(shè)置于所述泵浦源管殼內(nèi)部的目標(biāo)位置：

27、所述聚焦鏡出射面沿y軸方向的長(zhǎng)為l，所述聚焦鏡出射面沿z軸方向的長(zhǎng)為w，所述光纖端面的中心點(diǎn)與所述聚焦鏡出射面的中心點(diǎn)距離為d；

28、所述光纖端面的中心點(diǎn)坐標(biāo)為c(cx,cy,cz)，所述聚焦鏡出射面的中心點(diǎn)坐標(biāo)r(rx,ry,rz),其中rx=cx±d,?ry=cy,?rz=cz;

29、所述光纖端面輪廓上一個(gè)第一采樣點(diǎn)坐標(biāo)p3(x3,y3,z3);

30、若cx=x3，則所述光纖端面無(wú)傾斜，θ=0;

31、若cx≠x3，則所述光纖端面傾斜，確定所述光纖端面的傾斜角為θ=arctan(),

32、其中：=；

33、(cp3)z為所述光纖端面的中心點(diǎn)與所述光纖端面輪廓上第一采樣點(diǎn)的距離cp3在z軸的投影長(zhǎng)度，

34、(cp3)x為所述光纖端面的中心點(diǎn)與所述光纖端面輪廓上第一采樣點(diǎn)的距離cp3在x軸的投影長(zhǎng)度,

35、(cp3)y為所述光纖端面的中心點(diǎn)與所述光纖端面輪廓上第一采樣點(diǎn)的距離cp3在y軸的投影長(zhǎng)度；

36、基于所述傾斜角，確定所述聚焦鏡出射面的四個(gè)角的坐標(biāo)分別為：

37、m1(rx+sin(θ)，ry-cos(θ),rz+)、

38、m2(rx+sin(θ)，ry-cos(θ),rz-)、

39、m3(rx-sin(θ)，ry+cos(θ),rz-)、

40、m4(rx-sin(θ)，ry+cos(θ),rz+)。

41、第二方面，本發(fā)明提供一種聚焦鏡耦合裝置，包括識(shí)別系統(tǒng)、移動(dòng)抓取系統(tǒng)和承載系統(tǒng)；

42、所述承載系統(tǒng)包括料盤和泵浦源承載機(jī)構(gòu)，料盤上設(shè)置容納聚焦鏡，泵浦源承載機(jī)構(gòu)用于承載泵浦源管殼，所述泵浦源管殼上開設(shè)有開槽；

43、所述識(shí)別系統(tǒng)包括第一圖像識(shí)別系統(tǒng)和第二圖像識(shí)別系統(tǒng)，所述第二圖像識(shí)別系統(tǒng)設(shè)置于所述泵浦源承載機(jī)構(gòu)與料盤之間，以用于獲取識(shí)別移動(dòng)抓取系統(tǒng)抓取所述聚焦鏡后聚焦鏡的姿態(tài)，所述第一圖像識(shí)別系統(tǒng)可移動(dòng)設(shè)置于所述泵浦源管殼的上方，以用于獲取設(shè)置于所述泵浦源管殼的內(nèi)部的聚焦鏡的位置信息和設(shè)置于泵浦源管殼的內(nèi)部的光纖端面位置信息；

44、所述移動(dòng)抓取系統(tǒng)可移動(dòng)設(shè)置于滑軌上，以用于抓取所述料盤中的聚焦鏡后設(shè)置所述聚焦鏡于所述泵浦源管殼的目標(biāo)位置。

45、另一方面，本發(fā)明提供一種聚集鏡耦合裝置，包括識(shí)別系統(tǒng)、移動(dòng)抓取系統(tǒng)、轉(zhuǎn)折鏡和承載系統(tǒng)；

46、所述承載系統(tǒng)包括料盤和泵浦源承載機(jī)構(gòu)，料盤上設(shè)置容納聚焦鏡，泵浦源承載機(jī)構(gòu)用于承載泵浦源管殼，所述泵浦源管殼上開設(shè)有開槽；

47、所述識(shí)別系統(tǒng)包括第一圖像識(shí)別系統(tǒng)和第二圖像識(shí)別系統(tǒng)，所述第二圖像識(shí)別系統(tǒng)設(shè)置于所述泵浦源承載機(jī)構(gòu)與料盤之間，以用于獲取識(shí)別移動(dòng)抓取系統(tǒng)抓取所述聚焦鏡后聚焦鏡的姿態(tài)，所述第一圖像識(shí)別系統(tǒng)可移動(dòng)設(shè)置于所述泵浦源管殼的上方，以用于獲取設(shè)置于所述泵浦源管殼的內(nèi)部的聚焦鏡的位置信息和設(shè)置于泵浦源管殼的內(nèi)部的光纖的光纖端面位置信息；

48、所述移動(dòng)抓取系統(tǒng)可移動(dòng)設(shè)置于滑軌上，以用于抓取所述料盤中的聚焦鏡后設(shè)置所述聚焦鏡于所述泵浦源管殼的目標(biāo)位置；

49、所述轉(zhuǎn)折鏡設(shè)置于所述泵浦源管殼的上方，以用于獲取所述光纖端面位置信息和所述設(shè)置于泵浦源管殼的內(nèi)部的聚焦鏡的位置信息；

50、其中，所述轉(zhuǎn)折鏡包括支架和固定在所述支架上的鏡面，所述光纖位置信息和所述聚焦鏡的位置信息經(jīng)所述鏡面反射后入射至所述第一圖像識(shí)別系統(tǒng)。

51、本發(fā)明至少具備以下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

52、本發(fā)明提供了一種聚焦鏡耦合方法及耦合裝置，首先利用第一圖像識(shí)別系統(tǒng)透過(guò)泵浦源管殼的開槽準(zhǔn)確識(shí)別光纖端面的位置信息，包括光纖端面中心點(diǎn)坐標(biāo)及輪廓上采樣點(diǎn)坐標(biāo)；將聚焦鏡設(shè)置于泵浦源管殼的內(nèi)部的初始位置；控制系統(tǒng)根據(jù)光纖端面中心點(diǎn)與聚焦鏡出射面中心點(diǎn)之間的固定距離，光纖端面與聚焦鏡出射面預(yù)設(shè)關(guān)系計(jì)算聚焦鏡的準(zhǔn)確位置，對(duì)聚焦鏡的位置進(jìn)行精確調(diào)整，將聚焦鏡耦合至目標(biāo)位置。本發(fā)明提高了耦合效率、耦合精度，當(dāng)光纖存在傾斜時(shí)，能夠自動(dòng)檢測(cè)調(diào)整聚焦鏡的位置和角度，確保光線能夠準(zhǔn)確耦合進(jìn)入光纖，提高了泵浦源的激光輸出特性。