光器件结构、其连接装置
技术领域
本实用新型涉及光通讯领域，特别是涉及一种光器件结构、其连接装置。
背景技术
目前，单一光纤双向传输(单纤双向)已成为5G光纤通信领域光传输解决方案中主要技术之一。
而实现单纤双向的前提为光收发模块中发射端和接收端用同一准直器耦合进入或导出光纤；因此，准直器的连接和耦合工艺已成为光通讯用单纤双向收发光模块制备中的关键工艺。
目前现有的光模块盒子和准直器连接工艺主要采用激光焊接或者胶水粘接的方式，激光焊接工艺存在着对准误差大、多步骤工序、量产效率低等缺点；而胶水粘结方式对对准精度、胶水的粘结力和固化以及烘烤和热循环等可靠性要求极高；同时，以上两种方法均需要有源器件对连接工艺进行对准校正，工艺和设备操作复杂。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于，提供一种光器件结构，优化连接，实现产品的高质量；
本实用新型的另一个目的在于，提供一种光器件结构连接装置，优化连接过程，提高连接质量，降低成本。
为解决上述技术问题，根据本实用新型的第一方面，提供一种光器件结构，包括：
光模块盒子和准直器，所述光模块盒子具有孔，所述准直器具有插入端，所述插入端与所述孔过盈配合连接在一起。
可选的，对于所述的光器件结构，在所述准直器和所述孔的过盈位置处设置有倒角。
可选的，对于所述的光器件结构，所述准直器和所述孔的过盈量介于5～30μm，所述准直器和所述孔的圆整度为垂直方向直径相差介于0～5μm，过盈长度介于1mm～10mm，过盈位置处倒角比例介于1:10～1:100。
根据本实用新型的第二方面，提供一种光器件结构连接装置，包括：
准直器对准系统、耦合角度监测系统和压力实时监测系统，
所述准直器对准系统实现准直器和光模块盒子的孔的初始对准，维持压入过程和最终耦合后准直器的角度；
所述耦合角度监测系统监测过盈配合压入过程中准直器的角度；
所述压力实时监测系统实时检测压入过程中压力与过盈距离之间的关系，监测压入过程中准直器承受压力大小。
可选的，对于所述的光器件结构连接装置，所述准直器对准系统包括光模块盒子固定夹具、准直器XY移动调节平台、准直器固定夹具以及位置识别系统，通过所述光模块盒子固定夹具和准直器固定夹具使得光模块盒子的孔的轴线与准直器的轴线平行，通过位置识别系统识别所述孔的位置，利用准直器XY移动调节平台将所述准直器与所述孔共轴。
可选的，对于所述的光器件结构连接装置，所述耦合角度监测系统包括设置在准直器装置底座上在压入方向上位置不同处的多个激光传感器，通过所述激光传感器实时监测准直器压入所述光模块盒子的孔的距离，监测过盈配合压入过程中准直器的角度。
可选的，对于所述的光器件结构连接装置，所述压力实时监测系统包括压力机和Z方向位移传感器，通过所述Z方向位移传感器来获得压入过程中实时压力与过盈距离之间的曲线，监测压入过程中所述准直器承受压力大小。
本实用新型提供的光器件结构、其连接装置中，可以在无源情况下实现准直器与光模块盒子的精准对准，利用过盈配合进行准直器的耦合连接，无需激光焊接和胶粘的有源耦合连接方案，实现准直器的无源耦合连接，同时具备实时监测和判定系统，整体结构和工艺简单，装置便捷，成本低，生产效率高。
附图说明
图1为现有技术中光器件结构的结构示意图；
图2为本实用新型一实施例中光器件结构的连接装置的结构示意图；
图3为本实用新型一实施例中光器件结构的连接方法的流程图；
图4为本实用新型一实施例中压入力与过盈距离之间的关系曲线示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本实用新型的光器件结构、其连接装置及方法进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
在下面的描述中，应该理解，当层(或膜)、区域、图案或结构被称作在壳体(或基底)、层(或膜)、区域和/或图案“上”时，它可以直接位于另一个层或基底上，和/或还可以存在插入层。另外，应该理解，当层被称作在另一个层“下”时，它可以直接位于另一个层下，和/或还可以存在一个或多个插入层。另外，可以基于附图进行关于在各层“上”和“下”的指代。
如图1所示，本实用新型实施例提出了一种光器件结构，包括：
光模块盒子200和准直器100，所述光模块盒子具有孔，所述准直器具有插入端，所述插入端与所述孔过盈配合连接在一起。
具体的，由图1可见，在所述准直器100和所述孔的过盈位置处设置有倒角。
优选的，在本实用新型一个实施例中，所述准直器100和所述孔的过盈量介于5～30μm，例如6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm等，所述准直器100和所述孔的圆整度为垂直方向直径相差介于0～5μm，例如0.2μm、0.5μm、0.8μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm等，过盈长度介于1mm～10mm，例如2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm等，过盈位置处倒角比例介于1:10～1:100，例如1:20,1:30,1:40,1:50,1:60,1:70,1:80,1:90等。
在一个实施例中，所述准直器100的外层材料为不锈钢、铜、铝合金和陶瓷中的至少一种；所述光模块盒子的材料为不锈钢、铜和铝合金中的至少一种。
可以理解的是，上述参数设定并不限于此，本领域技术人员可以依据实际需求，进行灵活调整。
可见本实用新型针对激光焊接以及胶水粘结工艺的多步骤工序、胶水用量曝光控制和有源对准复杂等缺点和问题，提出了利用过盈配合的技术思路，通过紧配合代替焊接和胶水实现准直器连接，实现无需任何胶水且无源的圆形准直器耦合连接。
下面，本实用新型提供一种光器件结构连接装置，该光器件结构连接装置可以用于进行本实用新型光器件结构的连接，本装置包括：
准直器对准系统、耦合角度监测系统和压力实时监测系统，
所述准直器对准系统实现准直器和光模块盒子的孔的初始对准，维持压入过程和最终耦合后准直器的角度；
所述耦合角度监测系统监测过盈配合压入过程中准直器的角度；
所述压力实时监测系统实时检测压入过程中压力与过盈距离之间的关系，监测压入过程中准直器承受压力大小。
具体的，请参考图2，所述准直器对准系统包括光模块盒子固定夹具8、准直器XY移动调节平台3、准直器固定夹具4以及位置识别系统5，通过所述光模块盒子固定夹具8和准直器固定夹具4使得光模块盒子7的孔的轴线与准直器6的轴线平行，通过位置识别系统5识别所述孔的位置，利用准直器XY移动调节平台3将所述准直器6与所述孔共轴。
在一个实施例中，所述固定夹具只需要能够将对应模块夹持固定即可。
在一个实施例中，准直器XY移动调节平台3能够实现XY两个方向的移动，例如，可以手动；又如，可以通过控制系统12实现自动位置移动。
例如，所述位置识别系统5可以具有CCD传感器，或者CMOS传感器。
在本实用新型实施例中，所述耦合角度监测系统包括设置在准直器装置底座9上在压入方向上位置不同处的多个激光传感器10、11，通过所述激光传感器实时监测准直器压入所述光模块盒子7的孔的距离，监测过盈配合压入过程中准直器的角度。
优选的，所述激光传感器的数量为两个，通过设置在不同位置处，就可以较好的实现角度监测，可以理解的是，所述激光传感器的数量还可以更多。
在本实用新型实施例中，所述压力实时监测系统包括压力机1和Z方向位移传感器2，通过所述Z方向位移传感器2来获得压入过程中实时压力与过盈距离之间的曲线，监测压入过程中所述准直器6承受压力大小。
由图2可见，压力机1、Z方向位移传感器2、准直器XY移动调节平台3、位置识别系统5、激光传感器10、11都直接与控制系统12相连接，由此，可以通过控制系统12实现对相应部件的控制和驱动。
优选的，在本实用新型所述的光器件结构连接装置中，上述准直器与上述光模块盒子的孔的对准精度介于0.2～2μm，例如0.5μm、0.8μm、1μm、1.2μm、1.5μm等；激光传感器的步长精度为0.2～2μm，例如0.5μm、0.8μm、1μm、1.2μm、1.5μm等；压力机的步进精度为0.2～2μm，例如0.5μm、0.8μm、1μm、1.2μm、1.5μm等，压入速度为10μm/s～1000μm/s，例如20μm/s、30μm/s、40μm/s、50μm/s、60μm/s、70μm/s、80μm/s、90μm/s、100μm/s、200μm/s、300μm/s、400μm/s、500μm/s、600μm/s、700μm/s、800μm/s、900μm/s等。
下面请参考图3，针对上述装置，描述其应用，具体涉及一种光器件结构连接方法，包括：
步骤S11，提供准直器和光模块盒子，所述光模块具有孔，所述准直器具有插入端，所述插入端和所述孔过盈设计；
步骤S12，进行所述准直器和所述光模块盒子的安装和对准，将所述准直器和所述光模块盒子固定在夹具上，利用位置识别系统识别所述光模块盒子的孔的位置，调节所述准直器XY方向与所述孔同心，将所述准直器压入所述孔中直至过盈位置处；
步骤S13，设定压入参数，压力机将所述准直器压入所述光模块盒子的孔内；
步骤S14，提取压入过程参数曲线；以及
步骤S15，比较压入过程参数曲线与理论参数曲线，判断连接是否合格。
具体的，在一个实施例中，所述压入参数包括过盈量、压入距离和压入速度，提取压入过程参数曲线包括获得所述过盈量下压入力随着过盈距离的关系以及最大的压力值，计算过盈配合中准直器的倾斜角度。
具体的，在一个实施例中，判断连接是否合格包括：
压入过程中最大压入力范围是否介于20kg～100kg；
过盈配合压入中准直器倾斜角度范围是否介于0～0.7°；以及
过盈配合压入过程中压入力与过盈距离的曲线是否在以理论计算压入力与过盈距离的曲线作为中心值且上下浮动-30％～30％之间曲线范围内。
其中，图4示意了本实用新型实施例中压入力与过盈距离之间的关系曲线，其中横坐标表示过盈距离(单位mm)，纵坐标表示压入力(单位kg)。
具体实例如下：
步骤S11，提供准直器和光模块盒子，准直器和光模块盒子的材料为不锈钢304L，准直器的直径为2.600mm，光模块盒子的孔直径为2.580mm，过盈量为20μm，圆整度相差2μm；过盈长度为1.4mm，过盈位置处倒角比例为1:20。
步骤S12，进行所述准直器和所述光模块盒子的安装和对准，将准直器和光模块盒子固定在装置夹具上，将CCD调节到光模块盒子的孔径的上方，对孔的中心进行位置识别并设为坐标原点；将CCD移开，将准直器夹具中心移到坐标原点上，压力机向下直至有压力值出现即过盈位置处；
步骤S13-步骤S14：输入过盈量20μm，设定压力机的压入速度为100μm/s，压入距离为1.4mm，在控制系统上获得压入力与压入距离(即过盈距离)之间的关系曲线，同时在准直角度监测系统中准直器的位置偏移量，计算准直器的压入角度为0.3°；
步骤S15，过盈结果判定：将本次实验上压入力与压入距离的关系曲线与理论曲线做对比，压入曲线处于理论曲线为中心值且上下浮动-10％～10％范围内，同时最大压力值为60kg，准直器最终的角度小于0.5°。经判定条件，该样品的压入曲线、压力值和准直器角度均符合压入条件标准，为符合标准的正常样品。
综上所述，本实用新型提供的光器件结构、其连接装置及方法中，可以在无源情况下实现准直器与光模块盒子的精准对准，利用过盈配合进行准直器的耦合连接，无需激光焊接和胶粘的有源耦合连接方案，实现准直器的无源耦合连接，同时具备实时监测和判定系统，整体结构和工艺简单，装置便捷，成本低，生产效率高。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
