一种波长锁定装置及其工作方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种波长锁定装置及其工作方法。


背景技术：

2.波长锁定半导体激光器由于优越的波长稳定性、窄线宽等特性，在材料加工、医疗、工业、国防领域都有广泛的用途，典型的应用为878.6nm系列波长锁定半导体激光器作为纳秒、皮秒、飞秒固体激光器的泵浦源，在精密切割、钻孔、打标和刻蚀上具有一定的应用；976nm系列波长锁定半导体激光器作为超短脉冲、高亮度光纤激光器的泵浦源，在工业和科研军工方向具有一定的应用。
3.国内的波长锁定半导体激光器作为泵浦源方案为：在半导体激光芯片发出的激光经过快轴准直、或者快轴和慢轴同时准直后，经过反射型布拉格光栅透镜（以下称vbg透镜）作为外腔进行选模，之后激光被vbg透镜部分反射注入到半导体激光芯片的前后腔面构成的f-p谐振腔内，满足振荡阈值条件的纵模形成振荡放大，其它纵模则被抑制，形成锁模稳定输出。
4.常规的波长锁定半导体激光器，将vbg透镜放在多个半导体激光芯片在快轴和慢轴准直后的主光路上。该方式对多个半导体激光芯片的合束光斑指向提出了严格要求。由于多个半导体激光芯片发出的光的指向控制具有难度，产品良率不佳，通常表现为：当单个半导体激光芯片的光路变动时则该光路的半导体激光芯片就会失锁。返修的时候需要将vbg透镜拆除并重新调节vbg透镜，返修动作容易导致其它半导体激光芯片的光路变动，不良品返修难度大。
5.对于vbg透镜的调节，通常为人工手动方案。具体的，真空吸嘴或者夹爪夹取vbg透镜，使用光谱仪监测vbg透镜后的光谱作为反馈，通过调整架手动调节vbg透镜的位置，主要是对vbg透镜在快轴上俯仰角度与在慢轴上的偏摆角度进行手动调节，从而达到波长锁定的目的。通过上述的外腔反馈原理知道，在波长满足f-p谐振腔的增益谱范围的前提下，只要回返到f-p谐振腔内的能量强度达到振荡阈值，即可以达到光谱选模锁定的作用。vbg透镜对于入射光在一定的角度范围内都能起到高反射的作用，也即vbg透镜在快轴上俯仰角度与在慢轴上的偏摆角度在一定的范围内，vbg透镜都能将入射光反射进f-p谐振腔内，达到波长锁定目的。常规的vbg透镜的位置调整方法，不仅依赖于人工作业，效率低，最重要的是不能够将vbg透镜固定在最佳的光反馈角度，无法提高光路变动容错能力。
6.半导体激光芯片的发光区非常微小，通常发光区在快轴上的宽度为1微米~2微米，发光区在慢轴上的宽度100微米~300微米，如果不能将vbg透镜的角度固定在最佳位置，细微的光学胶应力、外壳安装扭力导致的外壳微变形，都可能导致被vbg透镜反射的光的能量不够，造成波长失锁。同时为了满足不同的应用条件，市场上对作为泵浦源的锁波长能力提出了近乎苛刻的要求，从以往的单工作电流锁定到现有的全电流锁定、以及在不同的工作温度下锁定，这对反馈光路的调节精度提出了更高的要求，通常vbg透镜在快轴上俯仰角度与在慢轴上的偏摆角度要求控制在0.01mrad级别。
7.然而，现有对vbg透镜的位置调节精度较差。


技术实现要素：

8.因此，本发明要解决的技术问题在于解决vbg透镜的位置调节精度较差的问题，从而提供一种波长锁定装置及其工作方法。
9.本发明提供一种波长锁定装置，包括：承载平台；设置在所述承载平台上间隔的光模块上料组件、体光栅上料组件、第一相机单元、以及抓取和点胶组件；所述光模块上料组件用于承载光模块，所述光模块包括：元件平台和位于元件平台上的半导体激光芯片；所述体光栅上料组件包括：料盒支撑板；所述料盒支撑板上用于放置料盒，所述料盒中用于放置体光栅；抓取和点胶组件，抓取和点胶组件包括：六轴运动单元，所述六轴运动单元包括xyz三轴平移单元和旋转自由度调节单元；点胶单元；抓取单元；第三相机；所述xyz三轴平移单元用于调节点胶单元的位置和第三相机的位置；所述六轴运动单元用于调节抓取单元的位置；所述第三相机用于移动在光模块的上方获取元件平台表面的点胶预设位置；所述抓取单元用于从料盒中夹取体光栅，所述第一相机单元用于获取体光栅被抓取单元夹持时在初始位置区域的特征图像，所述旋转自由度调节单元用于根据特征图像调节体光栅在初始位置区域围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度，x轴垂直于半导体激光芯片的出光面，z轴垂直于元件平台的上表面，y轴与x轴和z轴均垂直；所述xyz三轴平移单元还用于通过抓取单元驱动体光栅自初始位置区域移动至点胶预设位置；所述点胶单元用于将体光栅点胶固定在点胶预设位置。
10.可选的，料盒支撑板中具有第一槽；料盒适于位于所述第一槽中；所述体光栅上料组件还包括：立方分光棱镜，位于所述第一槽侧部的料盒支撑板的顶面；所述第一相机单元包括第一相机和第二相机，第一相机位于料盒支撑板的侧部且位于第一槽背离立方分光棱镜的一侧，所述第一相机还用于获取点胶单元的位置信息；所述第二相机位于所述料盒支撑板背离所述光模块上料组件的一侧。
11.可选的，所述xyz三轴平移单元包括：x轴坐标调节部件、y轴坐标调节部件、z轴坐标调节部件；所述旋转自由度调节单元包括x轴旋转自由度调节部件、y轴旋转自由度调节部件和z轴旋转自由度调节部件。
12.可选的，抓取和点胶组件还包括：固化灯，固化灯与z轴旋转自由度调节部件固定，所述固化灯用于对点胶预设位置的胶进行固化。
13.可选的，所述点胶单元包括点胶气缸和设置在点胶气缸下方的点胶针管，所述点胶气缸用于驱动点胶针管上下运动。
14.可选的，所述光模块上料组件通过第一驱动滑台设置在承载平台上，第一驱动滑台用于驱动光模块上料组件沿平行于承载平台的上表面移动；所述波长锁定装置还包括：上电探针组件，所述上电探针组件用于给所述半导体激光芯片加电。
15.可选的，还包括：积分球，设置在承载平台上；光纤；积分球的入光口通过光纤和元件平台上的体光栅的出光面连接；光谱仪，与积分球的出光口连接。
16.可选的，所述光模块上料组件包括：冷却载台和上载台，冷却载台中具有冷却件，上载台位于冷却载台上方；半导体制冷片，位于冷却件和上载台之间；温度传感器，与上载台连接；所述冷却载台通过第六连接件与第一驱动滑台连接；所述元件平台用于设置在所
述上载台上。
17.可选的，所述光模块中的半导体激光芯片为若干个；所述光模块还包括：若干个快轴准直透镜，快轴准直透镜与半导体激光芯片一一对应；若干个主反射镜，主反射镜与快轴准直透镜一一对应；若干个慢轴准直透镜，若干个慢轴准直透镜与主反射镜一一对应；快轴准直透镜位于慢轴准直透镜和半导体激光芯片之间的光路中；慢轴准直透镜位于主反射镜和快轴准直透镜之间的光路中；聚焦透镜单元，所述聚焦透镜单元适于将从若干个主反射镜反射的光束进行聚焦并注入到耦合光纤中；若干个体光栅用于设置在所述光模块中，所述体光栅与所述半导体激光芯片一一对应；体光栅用于位于慢轴准直透镜和快轴准直透镜之间；或者，体光栅用于位于慢轴准直透镜和主反射镜之间。
18.本发明还提供一种波长锁定装置的工作方法，包括：提供本发明的波长锁定装置；步骤s1：将光模块放置在光模块上料组件上；将装有体光栅的料盒放置在料盒支撑板上；步骤s2：六轴运动单元调节抓取单元的位置，抓取单元从料盒中夹取体光栅；步骤s3：xyz三轴平移单元驱动第三相机移动在光模块的上方，第三相机获取元件平台表面的点胶预设位置；步骤s4：xyz三轴平移单元驱动抓取单元将体光栅置于初始位置区域；步骤s5：第一相机单元获取体光栅在初始位置区域的特征图像；步骤s6：旋转自由度调节单元根据特征图像调节体光栅在初始位置围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度，使体光栅的受光面和半导体激光芯片的出光面之间的夹角小于第一角度阈值，使得体光栅的垂直于受光面的侧壁表面与y轴之间的夹角小于第二角度阈值，使体光栅的底部表面和元件平台的上表面之间的夹角小于第三角度阈值；步骤s7：步骤s6之后，xyz三轴平移单元通过抓取单元驱动体光栅自初始位置区域移动至点胶预设位置；步骤s8：点胶单元将体光栅点胶固定在点胶预设位置。
19.可选的，料盒支撑板中具有第一槽；将装有体光栅的料盒放置在料盒支撑板上的步骤包括：将装有体光栅的料盒放在第一槽中；所述体光栅上料组件还包括：立方分光棱镜，位于所述第一槽侧部的料盒支撑板的顶面；所述第一相机单元包括第一相机和第二相机，第一相机位于料盒支撑板的侧部且位于料盒背离立方分光棱镜的一侧，所述第二相机位于所述料盒支撑板背离所述光模块上料组件的一侧；xyz三轴平移单元驱动抓取单元将体光栅置于初始位置区域的步骤包括：xyz三轴平移单元驱动抓取单元将体光栅置于立方分光棱镜和第一相机之间的第一位置；xyz三轴平移单元驱动抓取单元将体光栅的中心点置于立方分光棱镜的顶部上方的第二位置；xyz三轴平移单元驱动抓取单元将体光栅的中心点置于第二相机和光模块上料组件之间的第三位置；第一相机单元获取体光栅在初始位置区域的特征图像的步骤包括：当体光栅的中心点在第一位置时，第一相机获取体光栅的受光面的第一子图像；当体光栅的中心点在第二位置时，第一相机获取体光栅的底面的第二子图像；当体光栅的中心点在第三位置时，第二相机获取体光栅一侧垂直于受光面的侧壁表面的图像。
20.可选的，所述光模块上料组件通过第一驱动滑台设置在承载平台上；所述波长锁定装置还包括：上电探针组件；所述波长锁定装置的工作方法还包括：在步骤s3至步骤s7之前，第一驱动滑台驱动光模块上料组件沿平行于承载平台的上表面移动至上电探针组件的侧部；第一驱动滑台驱动光模块上料组件沿平行于承载平台的上表面移动至上电探针组件的侧部之后，上电探针组件给所述半导体激光芯片加电。
21.可选的，所述波长锁定装置还包括：积分球，设置在承载平台上；光纤；积分球的入
光口通过光纤和元件平台上的体光栅的出光面连接；光谱仪，与积分球的出光口连接：所述抓取和点胶组件还包括：固化灯；所述波长锁定装置的工作方法还包括：上电探针组件给所述半导体激光芯片加电之后，且在进行步骤s7之后，根据光谱仪的信号采用旋转自由度调节单元对体光栅在点胶预设位置上围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度进行第一调节；点胶单元将体光栅点胶固定在点胶预设位置的步骤包括：进行第一调节之后，点胶单元将胶涂覆在点胶预设位置；所述固化灯对点胶预设位置的胶进行固化。
22.可选的，点胶单元将体光栅点胶固定在点胶预设位置的步骤还包括：点胶单元将胶涂覆在点胶预设位置之后，且在所述固化灯对点胶预设位置的胶进行固化之前，根据光谱仪的信号采用旋转自由度调节单元对体光栅在点胶预设位置上围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度进行第二调节。
23.可选的，所述光模块上料组件包括：冷却载台和上载台，冷却载台中具有冷却件，上载台位于冷却载台上方；半导体制冷片，位于冷却件和上载台之间；温度传感器，与上载台连接；所述冷却载台通过第六连接件与第一驱动滑台连接；将光模块放置在光模块上料组件上的步骤包括：将所述元件平台设置在所述上载台上；所述波长锁定装置的工作方法还包括：采用冷却载台对上载台进行冷却；采用半导体制冷片调节上载台的温度；采用温度传感器获取上载台的温度。
24.本发明的技术方案具有以下有益效果：本发明技术方案中的波长锁定装置，所述六轴运动单元用于调节抓取单元的位置；所述第三相机用于移动在光模块的上方获取元件平台表面的点胶预设位置；所述抓取单元用于从料盒中夹取体光栅，所述第一相机单元用于获取体光栅被抓取单元夹持时在初始位置区域的特征图像，所述旋转自由度调节单元用于根据特征图像调节体光栅在初始位置区域围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度，x轴垂直于半导体激光芯片的出光面，z轴垂直于元件平台的上表面，y轴与x轴和z轴均垂直；所述xyz三轴平移单元还用于通过抓取单元驱动体光栅自初始位置区域移动至点胶预设位置；所述点胶单元用于将体光栅点胶固定在点胶预设位置。整个作业过程，可以实现体光栅工艺过程的全自动化作业，包括自动识别自适应抓取体光栅，实现体光栅的位置精准调节定位。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明一实施例提供的波长锁定装置的整体示意图；图2为本发明一实施例提供的波长锁定装置中的体光栅上料组件和第一相机单元的示意图；图3为本发明一实施例提供的波长锁定装置中的料盒和体光栅的示意图；图4为本发明一实施例提供的波长锁定装置中的抓取和点胶组件的示意图；图5为本发明一实施例提供的波长锁定装置中的抓取和点胶组件的局部示意图；图6为本发明一实施例提供的波长锁定装置中的光模块上料组件和第一驱动滑台
的示意图；图7为本发明一实施例提供的光模块上料组件中半导体制冷片、冷却件、温度传感器和第六连接件的示意图；图8为本发明一实施例提供的波长锁定装置中电探针组件的示意图；图9为本发明一实施例波长锁定装置将若干体光栅放置在光模块中后的示意图；图10为本发明另一实施例波长锁定装置将若干体光栅放置在光模块中后的示意图。
具体实施方式
27.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
31.实施例1本实施例提供一种波长锁定装置，参考图1，包括：承载平台1；设置在所述承载平台1上间隔的光模块上料组件2、体光栅上料组件43、第一相机单元4、以及抓取和点胶组件5；所述光模块上料组件2用于承载光模块，所述光模块包括：元件平台和位于元件平台上的半导体激光芯片；所述体光栅上料组件43（参考图1和图2）包括：料盒支撑板17；所述料盒支撑板17上用于放置料盒18，所述料盒18中用于放置体光栅20；抓取和点胶组件5，抓取和点胶组件5包括：六轴运动单元，所述六轴运动单元包括xyz三轴平移单元和旋转自由度调节单元；点胶单元；抓取单元；第三相机；所述xyz三轴平移单元用于调节点胶单元的位置和第三相机的位置；所述六轴运动单元用于调节抓取单元的位置；所述第三相机用于移动在光模块的上方获取元件平台表面的点胶预设位置；所述抓取单元用于从料盒中夹取体光栅，所述第一相机单元用于获取体光栅被抓取单元夹持时在初始位置区域的特征图像，所述旋转自由度调节单元用于根据特征图像调
节体光栅在初始位置区域围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度，x轴垂直于半导体激光芯片的出光面，z轴垂直于元件平台的上表面，y轴与x轴和z轴均垂直；所述xyz三轴平移单元还用于通过抓取单元驱动体光栅自初始位置区域移动至点胶预设位置；所述点胶单元用于将体光栅点胶固定在点胶预设位置。
32.参考图2和图3，料盒支撑板17中具有第一槽（未图示）；料盒18适于位于所述第一槽中；所述体光栅上料组件43还包括：立方分光棱镜19，位于所述第一槽侧部的料盒支撑板17的顶面。
33.参考图1和图2，所述第一相机单元4包括第一相机41和第二相机42，第一相机41位于料盒支撑板17的侧部且位于第一槽背离立方分光棱镜19的一侧，所述第一相机41还用于获取点胶单元的位置信息；第二相机42位于料盒支撑板17背离光模块上料组件2的一侧。
34.体光栅上料组件43和第一相机单元4安装固定在承载平台1上，若干个体光栅20均布在料盒18中，料盒18放置在料盒支撑板17的第一槽内。料盒支撑板17的第一槽的底部具有第一吸附孔，第一吸附孔与第一槽贯通。体光栅上料组件43还包括：抽真空单元，所述抽真空单元用于对第一吸附孔进行抽真空。通过对第一吸附孔进行抽真空将料盒18吸附在料盒支撑板17的第一槽内，实现对料盒18的固定。
35.每个料盒18内部放置若干个体光栅20。通过更换料盒18可实现一次性多个体光栅20的上料。立方分光棱镜19固定在料盒支撑板17上。同时立方分光棱镜19安装的位置在第一相机41拍照视野的正前方。
36.第一相机41能拍摄第一相机41正前方视野内的物体影像。当抓取单元从料盒18中夹取体光栅20并将体光栅20的中心点放置在分光棱镜19和第一相机41之间的第一位置时，第一相机41对体光栅20的受光面进行拍照。
37.当抓取单元从料盒18中夹取体光栅20并将体光栅20的中心点放置在立方分光棱镜19的顶部上方的第二位置时，立方分光棱镜19将体光栅20成像在立方分光棱镜19和第一相机41之间，因此第一相机41能拍照得到立方分光棱镜19的底面的图像。
38.当抓取单元从料盒18中夹取体光栅20将体光栅20的中心点放置在第二相机42正前方视野内的第三位置时，第二相机42获取体光栅20一侧垂直于受光面的侧壁表面的图像。
39.通过对体光栅20的中心点在第一位置、第二位置和第三位置的拍照识别，能确认体光栅20的放置角度是否满足要求。
40.抓取和点胶组件5（参考图1、图4和图5）包括：六轴运动单元，所述六轴运动单元包括xyz三轴平移单元23和旋转自由度调节单元；点胶单元；抓取单元；第三相机25；所述xyz三轴平移单元23用于调节点胶单元的位置和第三相机25的位置；所述六轴运动单元用于调节抓取单元的位置；所述第三相机25用于移动在光模块的上方获取元件平台表面的点胶预设位置。
41.所述xyz三轴平移单元23包括x轴坐标调节部件、y轴坐标调节部件和z轴坐标调节部件。x轴坐标调节部件用于调节体光栅20的中心点沿着x轴的坐标，y轴坐标调节部件用于调节体光栅20的中心点沿着y轴的坐标，z轴坐标调节部件用于调节体光栅20的中心点沿着z轴的坐标。
42.所述旋转自由度调节单元包括x轴旋转自由度调节部件32、y轴旋转自由度调节部
件30和z轴旋转自由度调节部件33。所述x轴旋转自由度调节部件32用于调节体光栅20围绕x轴的旋转角度，所述y轴旋转自由度调节部件30用于调节体光栅20围绕y轴的旋转角度，所述z轴旋转自由度调节部件33用于调节体光栅20围绕z轴的旋转角度。
43.所述点胶单元包括点胶气缸26和设置在点胶气缸26下方的点胶针管27，所述点胶气缸26用于驱动点胶针管27上下运动。
44.所述点胶气缸26通过第一连接件（未标示）与第一加强筋28固定。第三相机25通过第二连接件（未标示）与第二加强筋37固定。第一加强筋28和第二加强筋37固定在第一连接板24一侧的侧壁表面。第一连接板24与背离第一加强筋28和第二加强筋37一侧表面与xyz三轴平移单元23固定。第一加强筋28和第二加强筋37相对设置。第一加强筋28和第二加强筋37垂直于第一连接板24。第一连接板24的厚度方向平行于承载平台1的上表面。
45.第一加强筋28和第二加强筋37的底部设置有第二连接板29，第二连接板29与第一加强筋28和第二加强筋37的底面固定且和第一连接板24朝向第一加强筋28和第二加强筋37的侧壁表面固定。第二连接板29的厚度方向垂直于承载平台1的上表面。
46.所述第一连接板24朝向第一加强筋28和第二加强筋37的侧壁表面垂直于承载平台1。所述抓取单元包括夹取控制单元34和夹爪36，夹爪36与夹取控制单元34连接，所述夹取控制单元34用于控制夹爪36对体光栅20夹紧，所述夹取控制单元34还用于控制夹爪36与体光栅20脱离。抓取单元能实现对体光栅20自适应夹取，抓取单元能实现夹爪36和体光栅20之间的距离在0.1微米级别高精度调节。
47.在一些实施例中，夹取控制单元34与z轴旋转自由度调节部件33固定连接。
48.所述xyz三轴平移单元23用于通过抓取单元驱动体光栅20自初始位置区域移动至点胶预设位置。
49.所述点胶单元用于将体光栅20点胶固定在点胶预设位置。所述六轴运动单元用于调节抓取单元的位置，具体的，xyz三轴平移单元用于调节抓取单元在x轴、y轴和z轴的位置，旋转自由度调节单元用于调节抓取单元围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度，进而使得所述旋转自由度调节单元能调节抓取单元抓取体光栅时体光栅围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度。
50.所述抓取和点胶组件5还包括：固化灯35，所述固化灯35用于对点胶预设位置的胶进行固化。所述固化灯35可以有多个，分别位于夹爪36的两侧。在一个实施例中，固化灯35的数量为两个，分别位于夹爪36的两侧。在一个实施例中，固化灯35与z轴旋转自由度调节部件33固定。
51.所述固化灯35用于照射在夹爪36夹取着镜片20时的镜片上，通过控制固化灯35的开关以实现对点胶预设位置的胶的固化。
52.所述x轴旋转自由度调节部件32通过第三连接件31与y轴旋转自由度调节部件30连接；y轴旋转自由度调节部件30固定在第二连接板29的底面。
53.参考图1、图6和图7，所述光模块上料组件2通过第一驱动滑台7设置在承载平台1上，第一驱动滑台7用于驱动光模块上料组件2沿平行于承载平台1的上表面移动。
54.参考图1、图6和图7，所述光模块上料组件包括：冷却载台8和上载台9，冷却载台8中具有冷却件14，上载台9位于冷却载台8的上方；半导体制冷片13，位于冷却件14和上载台9之间；温度传感器12，温度传感器12与上载台9连接；所述冷却载台8通过第六连接件11与第一驱动滑台7连接；所述元件平台用于设置在所述上载台9上。
55.温度传感器12包括电热偶，温度传感器12用于反馈上载台9的温度，对上载台9进行温度控制，进而实现光模块中半导体激光芯片在设定温度范围内进行自动化生产作业。
56.上载台9的上表面的边缘设置有垫块10，光模块配合垫块10放置在上载台9背离冷却载台8的一侧。
57.上载台9的部分区域具有第二吸附孔，第二吸附孔用于将光模块吸附在上载台9上，实现对光模块的固定。
58.参考图8，所述波长锁定装置还包括：上电探针组件3，所述上电探针组件3用于给所述半导体激光芯片加电。所述上电探针组件3安装固定在承载平台1上。上电探针组件3包括上电基座（未标示）、第二驱动滑台15和探针16，第二驱动滑台15与上电基座的侧壁连接且能相对于上电基座的侧壁上下运动，探针16通过第七连接件与第二驱动滑台15连接。
59.通过控制第二驱动滑台15带动探针16进行上下移动，实现对半导体激光芯片加电和断电功能。当控制第二驱动滑台15带动探针16向下移动时，能对半导体激光芯片加电；当控制第二驱动滑台15带动探针16向上移动时，能对半导体激光芯片断电。
60.通过控制第一驱动滑台7移动，可实现光模块移动到指定位置，之后采用上电探针组件对光模块中不同半导体激光芯片加电工作以及对体光栅20装调功能。
61.第一相机41还能对点胶针管27的位置进行拍照识别，点胶针管27更换胶水后，第一相机41识别点胶针管27的初始位置。根据点胶预设位置，确定点胶针管27达到点胶预设位置，在x轴、y轴和z轴所需移动的距离。
62.参考图1，所述波长锁定装置还包括：积分球6，设置在承载平台1上；光纤；积分球6的入光口通过光纤和元件平台上的体光栅20的出光面连接；光谱仪，与积分球6的出光口连接。
63.参考图9和图10，光模块中的半导体激光芯片200为若干个；所述光模块还包括：若干个快轴准直透镜210，快轴准直透镜210与半导体激光芯片200一一对应；若干个主反射镜240，主反射镜240与快轴准直透镜210一一对应；若干个慢轴准直透镜230，若干个慢轴准直透镜230与主反射镜240一一对应；快轴准直透镜210位于慢轴准直透镜230和半导体激光芯片200之间的光路中；慢轴准直透镜230位于主反射镜240和快轴准直透镜210之间的光路中；聚焦透镜单元270，所述聚焦透镜单元270适于将从若干个主反射镜240反射的光束进行聚焦并注入到耦合光纤280中。若干个体光栅220用于设置在所述光模块中，所述体光栅220与所述半导体激光芯片200一一对应。
64.参考图9，体光栅220用于位于慢轴准直透镜230和快轴准直透镜210之间。参考图10，体光栅220a用于位于慢轴准直透镜230和主反射镜240之间。
65.参考图9和图10，光模块还包括：偏振分光器250；半波片251，位于部分数量的主反射镜240和偏振分光器250之间；反射镜260，反射镜260反射偏振分光器250出射的光至聚焦透镜单元270。
66.实施例2本实施例提供一种波长锁定装置的工作方法，提供权实施例1的波长锁定装置，包括：步骤s1：将光模块放置在光模块上料组件上；将装有体光栅的料盒放置在料盒支撑板上；
步骤s2：六轴运动单元调节抓取单元的位置，抓取单元从料盒中夹取体光栅；步骤s3：xyz三轴平移单元驱动第三相机移动在光模块的上方，第三相机获取元件平台表面的点胶预设位置；步骤s4：xyz三轴平移单元驱动抓取单元将体光栅置于初始位置区域；步骤s5：第一相机单元获取体光栅在初始位置区域的特征图像；步骤s6：旋转自由度调节单元根据特征图像调节体光栅在初始位置围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度，使体光栅的受光面和半导体激光芯片的出光面之间的夹角小于第一角度阈值，使得体光栅的垂直于受光面的侧壁表面与y轴之间的夹角小于第二角度阈值，使体光栅的底部表面和元件平台的上表面之间的夹角小于第三角度阈值；步骤s7：步骤s6之后，xyz三轴平移单元通过抓取单元驱动体光栅自初始位置区域移动至点胶预设位置；步骤s8：点胶单元将体光栅点胶固定在点胶预设位置。
67.将装有体光栅的料盒放置在料盒支撑板上的步骤包括：将装有体光栅的料盒放在第一槽中。
68.所述体光栅上料组件还包括：立方分光棱镜，位于所述第一槽侧部的料盒支撑板的顶面；所述第一相机单元包括第一相机和第二相机，第一相机位于料盒支撑板的侧部且位于料盒背离立方分光棱镜的一侧，所述第二相机位于所述料盒支撑板背离所述光模块上料组件的一侧。
69.xyz三轴平移单元驱动抓取单元将体光栅置于初始位置区域的步骤包括：xyz三轴平移单元驱动抓取单元将体光栅的中心点置于立方分光棱镜和第一相机之间的第一位置；xyz三轴平移单元驱动抓取单元将体光栅的中心点置于立方分光棱镜的顶部上方的第二位置；xyz三轴平移单元驱动抓取单元将体光栅的中心点置于第二相机和光模块上料组件之间的第三位置。
70.第一相机单元获取体光栅在初始位置区域的特征图像的步骤包括：当体光栅的中心点在第一位置时，第一相机获取体光栅的受光面的第一子图像；当体光栅的中心点在第二位置时，第一相机获取体光栅的底面的第二子图像；当体光栅的中心点在第三位置时，第二相机获取体光栅一侧垂直于受光面的侧壁表面的图像。
71.所述光模块上料组件通过第一驱动滑台设置在承载平台上；所述波长锁定装置还包括：上电探针组件；所述波长锁定装置的工作方法还包括：在步骤s3至步骤s7之前，第一驱动滑台驱动光模块上料组件沿平行于承载平台的上表面移动至上电探针组件的侧部；第一驱动滑台驱动光模块上料组件沿平行于承载平台的上表面移动至上电探针组件的侧部之后，上电探针组件给所述半导体激光芯片加电。
72.所述波长锁定装置还包括：积分球，设置在承载平台上；光纤；积分球的入光口通过光纤和元件平台上的体光栅的出光面连接；光谱仪，与积分球的出光口连接。所述抓取和点胶组件还包括：固化灯。
73.所述波长锁定装置的工作方法还包括：上电探针组件给所述半导体激光芯片加电之后，且在进行步骤s7之后，根据光谱仪的信号采用旋转自由度调节单元对体光栅在点胶预设位置上围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度进行第一调节；点胶单元将体光栅点胶固定在点胶预设位置的步骤包括：进行第一调节之后，点胶单元将胶涂覆在点胶预设位置；所述固化
灯对点胶预设位置的胶进行固化。
74.所述波长锁定装置的工作方法还包括：点胶单元将胶涂覆在点胶预设位置之后，且在所述固化灯对点胶预设位置的胶进行固化之前，根据光谱仪的信号采用旋转自由度调节单元对体光栅在点胶预设位置上围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度进行第二调节。
75.所述光模块上料组件包括：冷却载台和上载台，冷却载台中具有冷却件，上载台位于冷却载台上方；半导体制冷片，位于冷却件和上载台之间；温度传感器，与上载台连接；所述冷却载台通过第六连接件与第一驱动滑台连接；将光模块放置在光模块上料组件上的步骤包括：将所述元件平台设置在所述上载台上；所述波长锁定装置的工作方法还包括：采用冷却载台对上载台进行冷却；采用半导体制冷片调节上载台的温度；采用温度传感器获取上载台的温度。
76.在一个实施例中，第一角度阈值小于或等于30mard。第二角度阈值小于或等于45mard。第三角度阈值小于或等于50mrad。
77.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种波长锁定装置，其特征在于，包括：承载平台；设置在所述承载平台上间隔的光模块上料组件、体光栅上料组件、第一相机单元、以及抓取和点胶组件；所述光模块上料组件用于承载光模块，所述光模块包括：元件平台和位于元件平台上的半导体激光芯片；所述体光栅上料组件包括：料盒支撑板；所述料盒支撑板上用于放置料盒，所述料盒中用于放置体光栅；抓取和点胶组件，抓取和点胶组件包括：六轴运动单元，所述六轴运动单元包括xyz三轴平移单元和旋转自由度调节单元；点胶单元；抓取单元；第三相机；所述xyz三轴平移单元用于调节点胶单元的位置和第三相机的位置；所述六轴运动单元用于调节抓取单元的位置；所述第三相机用于移动在光模块的上方获取元件平台表面的点胶预设位置；所述抓取单元用于从料盒中夹取体光栅，所述第一相机单元用于获取体光栅被抓取单元夹持时在初始位置区域的特征图像，所述旋转自由度调节单元用于根据特征图像调节体光栅在初始位置区域围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度，x轴垂直于半导体激光芯片的出光面，z轴垂直于元件平台的上表面，y轴与x轴和z轴均垂直；所述xyz三轴平移单元还用于通过抓取单元驱动体光栅自初始位置区域移动至点胶预设位置；所述点胶单元用于将体光栅点胶固定在点胶预设位置。2.根据权利要求1所述的波长锁定装置，其特征在于，料盒支撑板中具有第一槽；料盒适于位于所述第一槽中；所述体光栅上料组件还包括：立方分光棱镜，位于所述第一槽侧部的料盒支撑板的顶面；所述第一相机单元包括第一相机和第二相机，第一相机位于料盒支撑板的侧部且位于第一槽背离立方分光棱镜的一侧，所述第一相机还用于获取点胶单元的位置信息；所述第二相机位于所述料盒支撑板背离所述光模块上料组件的一侧。3.根据权利要求1所述的波长锁定装置，其特征在于，所述xyz三轴平移单元包括：x轴坐标调节部件、y轴坐标调节部件、z轴坐标调节部件；所述旋转自由度调节单元包括x轴旋转自由度调节部件、y轴旋转自由度调节部件和z轴旋转自由度调节部件。4.根据权利要求3所述的波长锁定装置，其特征在于，抓取和点胶组件还包括：固化灯，固化灯与z轴旋转自由度调节部件固定，所述固化灯用于对点胶预设位置的胶进行固化。5.根据权利要求1所述的波长锁定装置，其特征在于，所述点胶单元包括点胶气缸和设置在点胶气缸下方的点胶针管，所述点胶气缸用于驱动点胶针管上下运动。6.根据权利要求1所述的波长锁定装置，其特征在于，所述光模块上料组件通过第一驱动滑台设置在承载平台上，第一驱动滑台用于驱动光模块上料组件沿平行于承载平台的上表面移动；所述波长锁定装置还包括：上电探针组件，所述上电探针组件用于给所述半导体激光芯片加电。7.根据权利要求1或6所述的波长锁定装置，其特征在于，还包括：积分球，设置在承载平台上；光纤；积分球的入光口通过光纤和元件平台上的体光栅的出光面连接；光谱仪，与积分球的出光口连接。
8.根据权利要求1所述的波长锁定装置，其特征在于，所述光模块上料组件包括：冷却载台和上载台，冷却载台中具有冷却件，上载台位于冷却载台上方；半导体制冷片，位于冷却件和上载台之间；温度传感器，与上载台连接；所述冷却载台通过第六连接件与第一驱动滑台连接；所述元件平台用于设置在所述上载台上。9.根据权利要求1所述的波长锁定装置，其特征在于，所述光模块中的半导体激光芯片为若干个；所述光模块还包括：若干个快轴准直透镜，快轴准直透镜与半导体激光芯片一一对应；若干个主反射镜，主反射镜与快轴准直透镜一一对应；若干个慢轴准直透镜，若干个慢轴准直透镜与主反射镜一一对应；快轴准直透镜位于慢轴准直透镜和半导体激光芯片之间的光路中；慢轴准直透镜位于主反射镜和快轴准直透镜之间的光路中；聚焦透镜单元，所述聚焦透镜单元适于将从若干个主反射镜反射的光束进行聚焦并注入到耦合光纤中；若干个体光栅用于设置在所述光模块中，所述体光栅与所述半导体激光芯片一一对应；体光栅用于位于慢轴准直透镜和快轴准直透镜之间；或者，体光栅用于位于慢轴准直透镜和主反射镜之间。10.一种波长锁定装置的工作方法，其特征在于，包括：提供权利要求1至9任意一项所述的波长锁定装置；步骤s1：将光模块放置在光模块上料组件上；将装有体光栅的料盒放置在料盒支撑板上；步骤s2：六轴运动单元调节抓取单元的位置，抓取单元从料盒中夹取体光栅；步骤s3：xyz三轴平移单元驱动第三相机移动在光模块的上方，第三相机获取元件平台表面的点胶预设位置；步骤s4：xyz三轴平移单元驱动抓取单元将体光栅置于初始位置区域；步骤s5：第一相机单元获取体光栅在初始位置区域的特征图像；步骤s6：旋转自由度调节单元根据特征图像调节体光栅在初始位置围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度，使体光栅的受光面和半导体激光芯片的出光面之间的夹角小于第一角度阈值，使得体光栅的垂直于受光面的侧壁表面与y轴之间的夹角小于第二角度阈值，使体光栅的底部表面和元件平台的上表面之间的夹角小于第三角度阈值；步骤s7：步骤s6之后，xyz三轴平移单元通过抓取单元驱动体光栅自初始位置区域移动至点胶预设位置；步骤s8：点胶单元将体光栅点胶固定在点胶预设位置。11.根据权利要求10所述的波长锁定装置的工作方法，其特征在于，料盒支撑板中具有第一槽；将装有体光栅的料盒放置在料盒支撑板上的步骤包括：将装有体光栅的料盒放在第一槽中；所述体光栅上料组件还包括：立方分光棱镜，位于所述第一槽侧部的料盒支撑板的顶面；所述第一相机单元包括第一相机和第二相机，第一相机位于料盒支撑板的侧部且位于料盒背离立方分光棱镜的一侧，所述第二相机位于所述料盒支撑板背离所述光模块上料组件的一侧；xyz三轴平移单元驱动抓取单元将体光栅置于初始位置区域的步骤包括：xyz三轴平移
单元驱动抓取单元将体光栅置于立方分光棱镜和第一相机之间的第一位置；xyz三轴平移单元驱动抓取单元将体光栅的中心点置于立方分光棱镜的顶部上方的第二位置；xyz三轴平移单元驱动抓取单元将体光栅的中心点置于第二相机和光模块上料组件之间的第三位置；第一相机单元获取体光栅在初始位置区域的特征图像的步骤包括：当体光栅的中心点在第一位置时，第一相机获取体光栅的受光面的第一子图像；当体光栅的中心点在第二位置时，第一相机获取体光栅的底面的第二子图像；当体光栅的中心点在第三位置时，第二相机获取体光栅一侧垂直于受光面的侧壁表面的图像。12.根据权利要求10所述的波长锁定装置的工作方法，其特征在于，所述光模块上料组件通过第一驱动滑台设置在承载平台上；所述波长锁定装置还包括：上电探针组件；所述波长锁定装置的工作方法还包括：在步骤s3至步骤s7之前，第一驱动滑台驱动光模块上料组件沿平行于承载平台的上表面移动至上电探针组件的侧部；第一驱动滑台驱动光模块上料组件沿平行于承载平台的上表面移动至上电探针组件的侧部之后，上电探针组件给所述半导体激光芯片加电。13.根据权利要求12所述的波长锁定装置的工作方法，其特征在于，所述波长锁定装置还包括：积分球，设置在承载平台上；光纤；积分球的入光口通过光纤和元件平台上的体光栅的出光面连接；光谱仪，与积分球的出光口连接：所述抓取和点胶组件还包括：固化灯；所述波长锁定装置的工作方法还包括：上电探针组件给所述半导体激光芯片加电之后，且在进行步骤s7之后，根据光谱仪的信号采用旋转自由度调节单元对体光栅在点胶预设位置上围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度进行第一调节；点胶单元将体光栅点胶固定在点胶预设位置的步骤包括：进行第一调节之后，点胶单元将胶涂覆在点胶预设位置；所述固化灯对点胶预设位置的胶进行固化。14.根据权利要求13所述的波长锁定装置的工作方法，其特征在于，点胶单元将体光栅点胶固定在点胶预设位置的步骤还包括：点胶单元将胶涂覆在点胶预设位置之后，且在所述固化灯对点胶预设位置的胶进行固化之前，根据光谱仪的信号采用旋转自由度调节单元对体光栅在点胶预设位置上围绕x轴、y轴和z轴的旋转角度进行第二调节。15.根据权利要求10所述的波长锁定装置的工作方法，其特征在于，所述光模块上料组件包括：冷却载台和上载台，冷却载台中具有冷却件，上载台位于冷却载台上方；半导体制冷片，位于冷却件和上载台之间；温度传感器，与上载台连接；所述冷却载台通过第六连接件与第一驱动滑台连接；将光模块放置在光模块上料组件上的步骤包括：将所述元件平台设置在所述上载台上；所述波长锁定装置的工作方法还包括：采用冷却载台对上载台进行冷却；采用半导体制冷片调节上载台的温度；采用温度传感器获取上载台的温度。

技术总结
本发明揭示了一种波长锁定装置及其工作方法，波长锁定装置包括：设置在承载平台上间隔的光模块上料组件、体光栅上料组件、第一相机单元、以及抓取和点胶组件；体光栅上料组件包括：料盒支撑板；所述料盒支撑板上用于放置料盒，所述料盒中用于放置体光栅；抓取和点胶组件，抓取和点胶组件包括：六轴运动单元，所述六轴运动单元包括XYZ三轴平移单元和旋转自由度调节单元；点胶单元；抓取单元；第三相机。所述波长锁定装置能实现体光栅的位置精准调节定位。定位。定位。


技术研发人员：裘利平 潘华东 刘新伟 莫亚娟 王金洲 王俊 闵大勇
受保护的技术使用者：苏州长光华芯半导体激光创新研究院有限公司
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/8/5