一种激光焊接式方向性分光探测器的制作方法

一种激光焊接式方向性分光探测器
【技术领域】
1.本实用新型涉及光器件技术领域，具体为一种激光焊接式方向性分光探测器。


背景技术：

2.随着信息时代的飞速发展，5g通信、工业激光以及激光雷达等高新科技领域进展迅猛，带动了各类高可靠性、低成本的无源光器件需求。其中，方向性分光探测器作为一种基础无源器件，可在光路中探测光信号强度，具有单向探测能力的同时能有效避免输出端反向回光对探测器芯片的影响，广泛应用于通信掺铒光纤放大器、工业激光激光光源、激光雷达大功率信号光源中。
3.行业内的分光探测器，若采用热固化胶水对分光探测器进行固化，则固化时间长生产效率低，若采用紫外固化胶水对分光探测器进行固化，又受金属遮挡影响难以照干，所以一般采用先点紫外胶预固化再灌入热固化胶水固定的方式，此种方式在最后一处灌入热固化胶水时，由于其它地方均已灌胶密封，最后一处的胶水会受到密闭气压影响，难以完全进入管壳，从而可能出现空胶的情况，影响器件可靠性。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是采用先点紫外胶预固化再灌入热固化胶水固定的方式对分光探测器进行固化时，由于气压影响，在组装分光探测器时可能会出现空胶现象。
5.为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.第一方面，一种激光焊接式方向性分光探测器，包括：光信号输入组件1和探测器组件2，其中：
7.所述光信号输入组件1包括插针侧金属管壳11、准直透镜12与插针组件13，所述准直透镜12与插针组件13设置在所述插针侧金属管壳11内部，所述准直透镜12一端与所述插针组件13一端相耦合，所述插针侧金属管壳11的第二端口套接于所述插针组件13的另一端；
8.所述探测器组件2包括to侧金属管壳21和to探测器22，to探测器22设置在所述to侧金属管壳21内部，所述to侧金属管壳21的第四端口同所述to探测器22相套接，所述to探测器22用于探测来自光信号输入组件11的光信号，并将光信号转换为电信号；
9.所述插针侧金属管壳11的第一端口与所述to侧金属管壳21的第三端口通过激光密封焊接，并保证光信号输入组件1和探测器组件2处于同一轴线上。
10.优选的，所述插针侧金属管壳11的第一端口与所述to侧金属管壳21的第三端口通过激光密封焊接，具体包括：
11.所述插针侧金属管壳11的第一端口上设置有焊接台111，所述焊接台111与所述to侧金属管壳21的第三端口相抵接，并在所述抵接位置通过一整圈闭环堆叠焊点将所述插针侧金属管壳11与所述to侧金属管壳21相焊接。
12.优选的，所述焊接台111的内侧还设置有限位台112，所述限位台112用于与所述to侧金属管壳21的内侧相抵接，保持所述光信号输入组件1和探测器组件2处于同一轴线上，并阻挡焊接过程中产生的颗粒烟雾进入。
13.优选的，所述限位台112内侧具有粗糙表面，用于将接收到的回光进行散射。
14.优选的，所述to侧金属管壳21内部还设置有孔阑23，所述孔阑23与to侧金属管壳21内壁环绕连接，所述孔阑23与所述to探测器22之间存在预设距离的间隙，所述孔阑23用于将部分反射回光过滤。
15.优选的，所述准直透镜12另一端设置有楔角片14，所述楔角片14用于将传输光信号进行光路偏折。
16.优选的，所述准直透镜12与所述插针组件13之间通过胶水进行固定粘接，同时所述准直透镜12与所述插针组件13之间的粘接面同所述楔角片14外侧一面相平行。
17.优选的，所述插针组件13包括：毛细管131和玻璃套筒132，其中：
18.所述玻璃套筒132套接于所述毛细管131一端的外围；
19.所述毛细管131另一端与所述准直透镜12相粘接；
20.所述玻璃套筒132外围与所述插针侧金属管壳11第二端口的内侧相粘接固定。
21.优选的，所述to探测器22套接于所述to侧金属管壳21的第四端口，具体包括：
22.所述to探测器22外围设置有抵接台221，所述抵接台221在所述to探测器22插入于所述to侧金属管壳21的第四端口中的同时，与所述to侧金属管壳21的第四端口相抵接，从而将所述to探测器22于to侧金属管壳21中限位并固定。
23.优选的，所述光信号输入组件1的插针侧金属管壳11的第一端口处设置有尾部黑胶，所述尾部黑胶用于遮光。
24.本实用新型提供一种激光焊接式方向性分光探测器，通过提前将to探测器与插针设置于口径相同的不同金属管壳之中，并提前将to探测器与插针粘接固定于各自的金属管壳内，再将两个金属管壳对接进行激光密闭焊接，无需采用先点紫外胶预固化再灌入热固化胶水固定的方式对分光探测器进行固化，可以避免由于气压影响，在组装分光探测器时可能会出现空胶现象，提高分光探测器的可靠性。
【附图说明】
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本实用新型实施例提供的一种激光焊接式方向性分光探测器的剖视图；
27.图2是本实用新型实施例提供的另一种激光焊接式方向性分光探测器的剖视图；
28.图3是本实用新型实施例提供的又一种激光焊接式方向性分光探测器的剖视图；
29.图4是本实用新型实施例提供的一种激光焊接式方向性分光探测器的探测器组件的剖视图；
30.图5是本实用新型实施例提供的一种激光焊接式方向性分光探测器的光信号输入组件的剖视图；
31.其中，附图标记为：
32.光信号输入组件1；探测器组件2；插针侧金属管壳11；准直透镜12；插针组件13；to侧金属管壳21；to探测器22；焊接台111；限位台112；孔阑23；楔角片14；毛细管131；玻璃套筒132；抵接台221。
【具体实施方式】
33.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
34.在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。
35.此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
36.实施例1:
37.本实用新型实施例1提出了一种激光焊接式方向性分光探测器；
38.如图1和图2所示，包括：光信号输入组件1和探测器组件2，其中：
39.所述光信号输入组件1包括插针侧金属管壳11、准直透镜12与插针组件13，所述准直透镜12与插针组件13设置在所述插针侧金属管壳11内部，所述准直透镜12一端与所述插针组件13一端相耦合，所述插针侧金属管壳11的第二端口套接于所述插针组件13的另一端；
40.其中，所述准直透镜12在本实施例中采用g透镜或者带镜架的c透镜；所述插针组件13在本实施例中由光纤、毛细管131、套管、膜层和胶水中的一个或者多个组成；其中所述插针组件13中的光纤包括输入光纤与输出光纤，所述输入光纤用于接收来自外部的光信号，所述输出光纤用于在对输入光纤中的光信号进行分光后将分光后的光信号进行输出，所述to探测器22将分出的光进行接收并转换为电信号进行监测。
41.所述准直透镜12与所述插针组件13之间通过胶水进行粘接，所述胶水在本实施例中采用环氧类胶水。
42.所述探测器组件2包括to侧金属管壳21和to探测器22，to探测器22设置在所述to侧金属管壳21内部，所述to侧金属管壳21的第四端口同所述to探测器22相套接，所述to探测器22用于探测来自光信号输入组件11的光信号，并将光信号转换为电信号；
43.所述to探测器22为探测器芯片封装于金属管座组成。
44.所述插针侧金属管壳11的第一端口与所述to侧金属管壳21的第三端口通过激光密封焊接，并保证光信号输入组件1和探测器组件2处于同一轴线上。
45.所述第一端口为所述插针侧金属管壳11的一端，所述第二端口为所述插针侧金属管壳11的另一端，所述第三端口为to侧金属管壳21的一端，所述第四端口为to侧金属管壳21的另一端。
46.所述光信号输入组件1的插针侧金属管壳11的第一端口处设置有尾部黑胶，所述
尾部黑胶用于遮光。
47.所述激光密封焊接在本实施例中通过如下方式实现：
48.将插针侧金属管壳11的第一端口与所述to侧金属管壳21的第三端口采用激光焊接耦合固定并形成一整圈气密焊点，当光信号输入组件1与探测器组件2粘接组合完毕后，先进行激光焊接形成预设数量的焊点，从而预固定两侧金属管壳，然后将焊接夹具旋转，通过激光持续焊接形成一整圈堆叠激光焊点并完成闭环，达到气密性封装的目的。
49.本实施例通过先将所述光信号输入组件1和探测器组件2固化胶粘接完毕，然后在激光焊接机上进行光信号输入组件1和探测器组件2的耦合，由于光信号输入组件1和探测器组件2已提前单独用热固化胶固定，因此不存在气压影响，耦合完毕即可进行激光焊接预固定及密封焊接，从而完成器件生产。
50.并且本实施例提供的激光焊接式方向性分光探测器可以直接在激光焊接机上进行光信号输入组件1和探测器组件2的自动耦合，由于所述光信号输入组件1和所述探测器组件2已提前单独用热固化胶固定，因此不存在气压影响，耦合完毕即可全自动进行激光搭接焊预固定及密封焊密封，从而完成器件生产；为避免激光焊接时金属气化产生的颗粒烟雾污染组件内部光学元件，本实施例提供的激光焊接式方向性分光探测器还设计有限位台112结构防止颗粒烟雾进入，且为了提高分光探测器方向性及调试效率，还将限位台112磨砂并设置有孔阑，保证设备在自动耦合调试时无需反向通光监控方向性指标，只需将正向输入光耦合到探测组件上即可达到方向性指标要求，提高了方向性并满足了响应度要求。
51.如图3所示，所述插针侧金属管壳11的第一端口与所述to侧金属管壳21的第三端口通过激光密封焊接，具体包括：
52.所述插针侧金属管壳11的第一端口上设置有焊接台111，所述焊接台111与所述to侧金属管壳21的第三端口相抵接，并在所述抵接位置通过一整圈闭环堆叠焊点将所述插针侧金属管壳11与所述to侧金属管壳21相焊接。
53.所述焊接台111设置于插针侧金属管壳11的内部位置，并且所述焊接台111宽度大于等于to侧金属管壳21厚度，同时也大于等于插针侧金属管壳11厚度。
54.其中所述焊点为插针侧金属管壳11和to侧金属管壳21受激光照射熔融后产生的焊点；将插针侧金属管壳11的第一端口与所述to侧金属管壳21的第三端口上采用激光焊接耦合固定并形成一整圈气密焊点，当光信号输入组件1与探测器组件2粘接组合完毕后，先进行激光焊接形成预设数量的焊点，从而预固定两侧金属管壳，然后将焊接夹具旋转，通过激光持续焊接形成一整圈堆叠激光焊点并完成闭环，达到气密性封装的目的。
55.其中，所述预设数量应为三个或者三个以上，所述预设数量应由本领域技术人员根据实际情况自行进行设定，所有适用的预设数量设定均应在本实施例的保护范围内。
56.若仅通过插针侧金属管壳11第一端口和to侧金属管壳21第三端口相抵接，并在抵接出进行激光焊接，则焊接过程中金属高温气化产生的颗粒烟雾会对金属管壳内部的光学器件造成污染，并且金属高温气化产生的颗粒烟雾会对器件内部传输的光信号造成影响，产生不必要的散射光，因此若需要进一步获得更加精确的监测结果的情况下，应避免金属高温气化产生的颗粒烟雾进入至金属管壳内部。
57.如图3所示，所述焊接台111的内侧还设置有限位台112，所述限位台112用于与所述to侧金属管壳21的内侧相抵接，保持所述光信号输入组件1和探测器组件2处于同一轴线
上，并阻挡焊接过程中产生的颗粒烟雾进入。
58.所述限位台112在所述焊接台111内侧边缘设置，并与所述焊接台111相垂直，并且所述焊接台111除开所述限位台112其余部分足够供所述to侧金属管壳21的截面进行抵接；当对插针侧金属管壳11第一端口和to侧金属管壳21第三端口进行焊接时，相当于在所述限位台112外围进行焊接工作，并且所述to侧金属管壳21的内壁会与所述焊接台111外侧面相贴合，金属高温气化产生的颗粒烟雾基本被所述限位台112阻挡在外围，而无法进入金属管壳内部；并且由于光信号输入组件1和探测器组件2已提前单独用热固化胶固定，也不存在气压导致的空胶问题
59.所述粗糙处理在本实施例中包括对所述限位台112内侧面进行磨砂处理或者喷砂处理，从而将照射到限位台112处的输出端回光进行散射，防止光滑的金属管产生镜面反射将回光反射到探测器，避免干扰探测精度。
60.在需要进一步获得更加精确的监测结果的情况下，还需要尽可能避免反射回光，从而使to探测器22接收到的光信号更加精确。
61.如图4所示，所述to侧金属管壳21内部还设置有孔阑23，所述孔阑23与to侧金属管壳21内壁环绕连接，所述孔阑23与所述to探测器22之间存在预设距离的间隙，所述孔阑23用于将部分反射回光过滤。
62.所述to探测器22套接于所述to侧金属管壳21的第四端口，具体包括：
63.所述to探测器22外围设置有抵接台221，所述抵接台221在所述to探测器22插入于所述to侧金属管壳21的第四端口中的同时，与所述to侧金属管壳21的第四端口相抵接，从而将所述to探测器22于to侧金属管壳21中限位并固定。
64.所述孔阑23设置于所述to探测器22前的预设距离，在to探测器22接收分光信号以前将部分反射回光过滤，所述预设距离应由本领域技术人员根据实际情况自行进行设定，所有适用的预设距离设定均应在本实施例的保护范围内。
65.如图5所示，所述插针组件13包括：毛细管131和玻璃套筒132，其中：
66.所述玻璃套筒132套接于所述毛细管131一端的外围；
67.所述毛细管131另一端与所述准直透镜12相粘接；
68.所述玻璃套筒132外围与所述插针侧金属管壳11第二端口的内侧相粘接固定。
69.所述玻璃套筒132与所述毛细管131均为圆柱状，并且所述玻璃套筒132内径与所述毛细管131截面直径相匹配；所述毛细管131另一端与所述准直透镜12通过胶水相粘接固化，所述胶水为环氧类胶水；将插针组件13中的一根光纤熔接到光源上，另一根光纤切断后插入光功率计，之后将粘好楔角片14的准直透镜12以及插针组件13布置到耦合设备夹具上，调试完指标后采用胶水进行固化固定并老化。
70.如图5所示，所述光信号输入组件1内部为准直透镜12与插针组件13，所述准直透镜12一端与所述插针组件13相耦合，还包括：
71.所述准直透镜12另一端设置有楔角片14，所述楔角片14用于将传输光信号进行光路偏折。
72.所述准直透镜12与所述插针组件13之间通过胶水进行固定粘接，同时所述准直透镜12与所述插针组件13之间的粘接面同所述楔角片14外侧一面相平行。
73.其中，所述楔角片14一面为无倾角平面，另一面为带倾角平面，其中所述无倾角平
面与所述插针组件13相贴合，并且所述楔角片14外围与所述插针组件13的毛细管131轮廓一致。
74.所述楔角片14结合所述限位台112以及所述孔阑23，保证整个所述激光焊接式方向性分光探测器获得更高的方向性。
75.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。