專利名稱：一種鏡片焊接裝置及使用該焊接裝置的焊接方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光學裝配領域，特別涉及一種鏡片焊接裝置及使用該焊接裝置的焊接方法。
背景技術：
半導體激光泵浦的全固態(tài)激光器是20世紀80年代末期出現(xiàn)的新型激光器。全固態(tài)激光器的總體效率至少要比燈泵浦高10倍，由于單位輸出的熱負荷降低，可獲取更高的功率，系統(tǒng)壽命和可靠性大約是閃光燈泵浦系統(tǒng)的100倍，因此，半導體激光器泵浦技術為固體激光器注入了新的生機和活力，使全固態(tài)激光器同時具有固體激光器和半導體激光器的雙重特點，它的出現(xiàn)和逐漸成熟是固體激光器的一場革命，也是固體激光器的發(fā)展方向。并且，它已滲透到各個學科領域，例如激光信息存儲與處理、激光材料加工、激光醫(yī)學及生物學、激光通訊、激光印刷、激光光譜學、激光化學、激光分離同位素、激光核聚變、激光投影顯示、激光檢測與計量及軍用激光技術等，極大地促進了這些領域的技術進步和前所未有 的發(fā)展。這些交叉技術與學科的出現(xiàn)，大大地推動了傳統(tǒng)產業(yè)和新興產業(yè)的發(fā)展。目前，美國、日本、德國等國家在制造業(yè)，如電子、醫(yī)療、汽車、航空、航天、等領域已基本完成傳統(tǒng)工藝的更新?lián)Q代，步入“光加工”時代。近年來由于半導體激光的迅速發(fā)展，使半導體激光泵浦的全固態(tài)激光器加工設備所占的市場份額越來越大。德國Rofin激光公司所銷售的激光加工設備中60%已是全固態(tài)激光器。根據相關統(tǒng)計，國外全固態(tài)激光器產業(yè)2004年銷售額已達近百億美元，其中產品銷售額的29%用于激光標記，15%用于激光微加工。全球全固態(tài)激光器加工系統(tǒng)年增長率約為23%，而全固態(tài)激光器是激光器加工系統(tǒng)的核心部件，市場需求也將同步增長，其年需求增長率將達到20%以上。因此，全固態(tài)激光器的發(fā)展趨勢很好，前景非常廣闊。一般來說，一臺激光器主要由諧振腔、工作物質和泵浦源三個主要部分組成，對于半導體泵浦的全固態(tài)激光器來說，半導體激光器作為泵浦源經過光學元器件整形后聚焦到作為工作物質的Nd = YVO4晶體中，對Nd = YVO4晶體進行激勵，在Nd = YVO4晶體中形成粒子數布局反轉，產生1064nm的光，1064nm的光在諧振腔中不停的振蕩放大后，形成激光從諧振腔中輸出。諧振腔一般由多個鏡片組合而成，前腔鏡和后腔鏡之間形成封閉回路而使得激光在其中振蕩。應該說，一臺激光器的穩(wěn)定性對其應用有著十分重要的影響，穩(wěn)定性的好或直接決定了其加工質量的高低，所以提高半導體泵浦固體激光器的穩(wěn)定性是其工業(yè)化過程中至關重要的一步。對于一臺半導體泵浦的固體激光器來說，影響其穩(wěn)定性的因素主要有三種半導體激光器功率的穩(wěn)定性，主要由電路來決定；晶體的熱穩(wěn)定性，主要由晶體的溫度控制系統(tǒng)所決定；諧振腔的穩(wěn)定性，主要由構成諧振腔的鏡片及鏡片的固定方式來決定。這三種因素中，以諧振腔中鏡片的固定方式影響更大，其更容易受到周圍環(huán)境的影響而引功率的穩(wěn)定性的變化。目前的半導體泵浦的固體激光器，其諧振腔中的鏡片主要采用機械加持固定和紫外膠粘接固定兩種方式，對于機械加持固定來說，其優(yōu)點在于便于固定和調節(jié)，但是其自身的機械應力在外界環(huán)境、溫度變化的情況下，會導致鏡片姿態(tài)的改變，從而嚴重影響激光器的穩(wěn)定性；對于粘接固定來說，目前一般使用紫外膠進行粘接固定，和機械固定相比，紫外膠固定更加穩(wěn)固，不易受到環(huán)境變化的影響，但是紫外膠的固定時間較長(一般需要10 20分鐘的固定時間)，且紫外膠受到紫外線照射時容易老化而失效(尤其對于紫外激光器來說，受到散射光的影響，紫外膠的存在是整臺激光器的隱患)，這兩點會給整個激光器的裝調過程和激光器的穩(wěn)定性帶來很多隱患。本發(fā)明正是針對上述的固定方法存在的缺點，提出一種鏡片焊接裝置及使用這種鏡片焊接裝置的鏡片焊接方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術中存在的缺點，提出一種鏡片焊接裝置及使用這種裝置的焊接方法，利用這種焊接裝置裝配的鏡片，即便于調節(jié)，又可迅速固定，且固定后的鏡片不易受到周圍環(huán)境及紫外光照射的影響，從而提高了固體激光器的穩(wěn)定性。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的 本發(fā)明的一種鏡片焊接裝置，包括鏡片固定支架和底座兩部分，鏡片支架和鏡片之間用高溫膠粘接到一起(高溫膠一般是指能承受250度以上的膠，主要為了保證在焊接過程中不會因為溫度過熱而導致鏡片和鏡片支架之間脫落)，底座通過螺釘固定到底板上，其中，在鏡片焊接裝置的底座側壁上設有用于插入加熱棒的通孔，在底座的通孔上方與底座頂部之間設有用于插入探溫電阻的探溫孔，在底座頂部設有焊錫池。通孔距離焊錫池底部的距離可以為2_。焊接裝置的探溫孔可以設置于底座上，位于通孔和焊錫池之間，且其與通孔不在同一側壁上。焊接裝置的鏡片固定支架和底座材料可以為鋁，在鋁的表面涂有鍍金層。焊接裝置的底座的頂部可以為斜面，鏡片固定支架的底部也為斜面。整個焊接裝置還可以包括一套吸煙裝置，用于吸除焊接過程中產生的煙。焊接裝置的探溫電阻和加熱棒的供電裝置可以組成閉合回路，用于對整個焊接過程的溫度進行控制。本發(fā)明的一種鏡片焊接方法，其分為以下幾個步驟，第一，利用高溫膠將鏡片粘接到鏡片固定支架上；第二，利用螺釘將固定底座固定到指定的位置；第三，在底座頂部的焊錫池處涂滿焊錫，并用鏡片調節(jié)裝置將鏡片固定支架懸于底座上方，鏡片固定支架的底部與焊錫池的焊錫緊密接觸；第四，將加熱棒插入底座的通孔中，利用加熱棒將焊錫池中的焊錫加熱到一定溫度，使焊錫熔化，保持該溫度；第五，利用鏡片調節(jié)裝置調整鏡片的姿態(tài)，調整完畢后將整個鏡片固定支架底部侵入到焊錫池中，并固定鏡片調節(jié)裝置；第六，撤去加熱棒，在焊錫自然冷卻后，撤掉鏡片調節(jié)裝置，鏡片焊接完畢。在焊接過程中使用的焊錫膏為低溫焊錫膏，且在整個焊接過程中均有吸煙裝置，吸走焊錫熔化過程中助焊劑產生的煙。上述系統(tǒng)的特點在于，通過加熱棒可以迅速使低溫焊錫熔化，使焊錫在焊錫池內保持液態(tài)，便于鏡片支架的姿態(tài)調節(jié)；當鏡片支架姿態(tài)調整到合適位置時，加熱棒停止加熱，焊錫會在焊錫池內迅速冷卻從而將鏡片支架和底座永久的焊接到一起。通過改變通孔和探溫孔的位置，可以優(yōu)化整套系統(tǒng)的熱利用率，并對整個焊接過程進行精確監(jiān)控，若將探溫電阻和加熱棒的供電裝置組成閉合回路，則可實現(xiàn)整套焊接裝置的自動化及程序化；鏡片固定支架和底座采用鋁鍍金的方式，即可以提高整套焊接系統(tǒng)的硬度，又可減輕焊接裝置的質量便于加持和固定；底座的頂部及鏡片固定支架的底部的斜面，可以對實現(xiàn)對鏡片高度的調節(jié)及固定，增加鏡片調整的維度；吸煙裝置的設置可以防止焊接過程中的產生的煙污染鏡片。本發(fā)明中提出的焊接方法，正是利用本發(fā)明中的焊接裝置，采用正確合理的步驟將鏡片固定，整個焊接過程用時小于5分鐘。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的積極效果為
本系統(tǒng)和傳統(tǒng)機械加持及紫外膠粘接鏡片固定方式相比，其具有調節(jié)方便、固定時間短、固定牢固、不易受周圍環(huán)境影響等優(yōu)點，加熱棒在焊接之后可以從通孔中取出，重復使用，從而降低焊接成本?？梢哉f，本裝置兼具傳統(tǒng)機械加持及紫外膠粘接鏡片的所有優(yōu)點，并克服了其相應的缺點，是一種方便、快捷、牢固的鏡片固定方式，對提高整個固體激光器的穩(wěn)定性具有十分重要的意義。


圖I是本發(fā)明的鏡片焊接裝置的示意圖；11-鏡片固定支架，12-底座，13-鏡片，14-鏡片調節(jié)裝置固定孔，15-焊錫池，16-探溫孔，17-通孔，18-固定通孔，19-吸煙裝置；圖2是本發(fā)明的帶有斜面的焊接裝置的示意圖；21-鏡片固定支架底部，22-底座頂部。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明進行進一步詳細描述實施例I :圖I是本發(fā)明的鏡片焊接裝置的示意圖，該裝置包括鏡片固定支架11和底座12。其中鏡片13通過高溫膠粘接到鏡片固定支架11上，通過鏡片調節(jié)裝置固定孔14將鏡片固定支架與鏡片調節(jié)裝置連接到一起以便于對鏡片的姿態(tài)和位置進行調節(jié)；底座12通過固定通孔18固定到激光器底板上，將加熱棒插入到通孔17中，在探溫孔16中插入相應的探溫裝置(探溫裝置采用探溫電阻)，在焊錫池15中涂好低溫焊錫；當鏡片調節(jié)裝置將鏡片調節(jié)到正確的位置和姿態(tài)后，通過加熱棒和探溫裝置組成的回路對焊錫池15中的焊錫進行加熱冷卻后，焊錫將鏡片固定支架11和底座12固定到一起，在整個焊接過程中打開吸煙裝置19，防止焊接過程產生的煙污染鏡片。探溫孔便于測量每次焊接的一致性；整套焊接裝置易于調節(jié)，且焊接過程時間短，焊接完成后牢固度高，不易受到周圍環(huán)境變化的影響，因此利用此套焊接裝置裝配激光器，可以極大的提高激光器的穩(wěn)定性，對于激光器的工業(yè)化應用具有十分重要的意義。本發(fā)明的通孔17距離焊錫池底面的距離可以為2mm，這樣即可以保證加熱棒對焊錫進行充分加熱，又不會由于底板過薄影響焊接牢固度。本發(fā)明的探溫孔16位于焊錫池底面和通孔之間，且與通孔不在同一側壁上，這樣既可以對焊錫池的溫度進行準確監(jiān)視，又不會和通孔互相影響，便于加工。
本發(fā)明的鏡片固定支架11和底座12可以由鋁材加工而成，但是由于鋁本身不可焊接，所以需要在其表面鍍金，這樣即可減輕整套裝置的質量，又可提高整套裝置的美觀程度。圖2是本發(fā)明的焊接裝置的側面示意圖，將鏡片固定支架底部21和底座頂部22做成斜面，則可通過左右平移鏡片固定支架而改變其固定的高低位置。通過本發(fā)明的鏡片焊接裝置，可以簡單快速的將鏡片固定到激光器的底板上，且固定牢固可靠，不宜受到周圍環(huán)境的影響，是一種優(yōu)于傳統(tǒng)固定方式的鏡片固定方法。實施例2 本發(fā)明的鏡片焊接方法分為以下幾個步驟，第一，利用高溫膠將鏡片13粘接到鏡片固定支架11上；第二，利用螺釘通過固定通孔18將底座12固定到激光器底板的指定位置；第三，在底座12頂部的焊錫池15處涂滿低溫焊錫，并用鏡片調節(jié)裝置通過鏡片調節(jié)裝置固定孔14將鏡片固定支架11懸于底座12上方，鏡片固定支架的底部與焊錫池15的焊 錫緊密接觸；第四，將加熱棒插入底座12的通孔17中，并打開吸煙裝置19，利用加熱棒將焊錫池15中的焊錫加熱到一定溫度，使焊錫熔化，保持該溫度；第五，利用鏡片調節(jié)裝置調整鏡片13的姿態(tài)，調整完畢后將整個鏡片固定支架12底部侵入到焊錫池15中，并固定鏡片調節(jié)裝置；第六，撤去加熱棒，在焊錫自然冷卻后，撤掉鏡片調節(jié)裝置，鏡片焊接完畢。盡管參照上述的實施例已對本發(fā)明作出具體描述，但是對于本領域的普通技術人員來說，應該理解可以基于本發(fā)明公開的內容進行修改或改進，并且這些修改和改進都在本發(fā)明的精神以及范圍之內。
權利要求
1.一種鏡片焊接裝置，其特征在于包括鏡片固定支架(11)，底座(12)，加熱裝置和探溫裝置；所述底座(12)頂部設有一用于與所述鏡片固定支架(11)焊接的焊錫池(15)， 所述底座(12)的底部上方設有一用于插入所述加熱裝置的加熱棒的通孔(17)，所述通孔(17)與所述焊錫池(15)之間設有一用于插入所述探溫裝置的探溫孔(16)。
2.如權利要求I所述的焊接裝置，其特征在于所述固定支架(11)上設有一鏡片調節(jié)裝置固定孔(14)，用于安裝調整所述鏡片固定支架(11)姿態(tài)的鏡片調節(jié)裝置。
3.如權利要求I所述的焊接裝置，其特征在于所述底座(12)的頂部與所述鏡片固定支架(11)的底部是相互平行的斜面。
4.如權利要求I或2或3所述的焊接裝置，其特征在于所述加熱裝置的供電電路與所述探溫裝置的供電電路組成一對焊接過程進行溫度控制的閉合回路。
5.如權利要求I或2或3所述的焊接裝置，其特征在于所述通孔(17)位于所述焊錫池 (15)底面下方2mm處。
6.如權利要求5所述的焊接裝置，其特征在于所述通孔(17)與所述探溫孔(16)分別位于所述底座(12)的不同側面。
7.如權利要求I或2或3所述的焊接裝置，其特征在于所述鏡片固定支架(11)和所述底座(12)的材料為鋁；所述鏡片固定支架(11)的表面鍍金。
8.如權利要求I所述的焊接裝置，其特征在于還包括一套用于吸除焊接過程中產生的煙的吸煙裝置；所述底座(12)的底部設有將所述底座(12)固定到激光器底板上的固定通孔(18)。
9.一種使用如權利要求I所述焊接裝置的焊接方法，其步驟為1)將鏡片安裝到鏡片固定支架(11)上；2)在底座(12)頂部的焊錫池(15)處填充焊錫，將鏡片固定支架(11)懸于底座(12) 上方，鏡片固定支架(11)的底部與焊錫池(15)的焊錫緊密接觸；3)將加熱棒插入底座(12)的通孔(17)中，對焊錫池(15)中的焊錫加熱使其熔化；4)調整鏡片的姿態(tài)，調整完畢后將鏡片固定支架(11)底部侵入到焊錫池(15)中；5)撤去加熱棒，待焊錫冷卻后，鏡片焊接完畢。
10.如權利要求9所述的焊接方法，其特征在于步驟I)中，所述鏡片固定支架(11)上通過一鏡片調節(jié)裝置固定孔(14)安裝一鏡片調節(jié)裝置；步驟2)中利用所述鏡片調節(jié)裝置將所述鏡片固定支架(11)懸于底座(12)上方；步驟4)中，利用所述鏡片調節(jié)裝置調整鏡片的姿態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鏡片焊接裝置及使用該焊接裝置的焊接方法，焊接裝置包括鏡片固定支架和底座兩部分，鏡片支架和鏡片之間用高溫膠粘接到一起，底座通過螺釘固定到底板上，其中，在鏡片焊接裝置的底座側壁上設有用于插入加熱棒的通孔，在整套鏡片焊接裝置上設有用于插入探溫電阻的探溫孔，在底座頂部設有焊錫池。在焊接過程中，利用加熱棒熔化焊錫池中的焊錫，當鏡片固定支架調整到正確位置后加熱棒停止工作，焊錫自然冷卻后將鏡片焊接到正確的位置。本發(fā)明的鏡片固定方法方便調節(jié)，固化快速，且固定強度高，不易受周圍環(huán)境的影響，對于提高激光器的穩(wěn)定性有著極其重要的意義。
文檔編號B23K3/047GK102922076SQ20121043652
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月5日 優(yōu)先權日2012年11月5日
發(fā)明者張翼, 孟慶宇, 鄒桂蘭, 奚曉, 常亮, 閆恒忠, 姚思一, 楊曉紅 申請人:大恒新紀元科技股份有限公司