激光加工的光學(xué)部件以及用于拾取和接合組件的相關(guān)方法技術(shù)

公開了用于光學(xué)組件的方法和系統(tǒng)。光學(xué)組件可以包括可以不需要主動對準(zhǔn)并且允許減小的性能差異的光學(xué)元件。為了允許利用諸如接合器工具的機(jī)器進(jìn)行被動組裝，組裝部件可以具有使用激光微加工技術(shù)制造的基準(zhǔn)標(biāo)記和/或接合焊盤。

Optical component for laser processing and related method for picking and joining assembly

Method and system for optical assembly. The optical assembly may include an optical element that does not require active alignment and allows a reduced performance difference. In order to allow for passive use such as machine tool adapter assembly, assembly components can have the use of laser mark technology manufacturing and / or bonding pads and micro machining.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2014年7月29日提交的美國臨時專利申請No.62/030,554的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其整體合并于此。
本公開涉及光學(xué)組件。更具體地，涉及激光加工的光學(xué)部件以及用于拾取和接合組件的相關(guān)方法。
技術(shù)介紹
構(gòu)成光學(xué)組件的離散光學(xué)元件需要相對于彼此精確定位。目前，為了實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的精確定位以及由此實(shí)現(xiàn)所需的組件性能，采用耗時的主動調(diào)節(jié)過程。在這種過程期間，傳播通過光學(xué)元件的光束可以用于對準(zhǔn)。光學(xué)性能參數(shù)可以被測量并且用作調(diào)節(jié)光學(xué)元件的定位的反饋。在這種主動調(diào)節(jié)過程之后，則光學(xué)元件可以固定在合適位置。另外，諸如微透鏡陣列的多元件光學(xué)部件可能呈現(xiàn)顯著的元件間差異，從而不利地影響總體組件性能。換而言之，通常存在于制造的光學(xué)元件中的光學(xué)失真以及光學(xué)元件的非完美均勻性可能在對準(zhǔn)中引入誤差。消除主動對準(zhǔn)的需求以及獲取從減小的元件間差異所獲得的性能增益將是有利的。本公開描述獲得這些優(yōu)點(diǎn)的光學(xué)元件、制造和組裝方法。附圖說明附圖并入該說明書中并且組成該說明書的一部分，其圖示了本公開的一個或更多個實(shí)施例，并且連同示例實(shí)施例的描述一起用于說明本公開的原理和實(shí)現(xiàn)方式。圖1圖示了具有光學(xué)元件(激光二極管條和微透鏡陣列)的光學(xué)組件的一個實(shí)施例的概觀。圖2圖示了激光燒蝕方法的示例。圖3圖示了激光二極管條和微透鏡陣列的示例。圖4圖示了針對本公開的方法的示例性流程圖。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在本公開的第一方面，描述了一種光學(xué)組件，該光學(xué)組件包括：光學(xué)母板；在該光學(xué)母板的表面上的激光加工的激光二極管條；以及在該光學(xué)母板的表面上的激光加工的微透鏡陣列，其中，激光加工的微透鏡陣列與激光加工的激光二極管條對準(zhǔn)，使得激光二極管發(fā)射的電磁波進(jìn)入微透鏡陣列。具體實(shí)施方式本公開描述了可以不需要主動對準(zhǔn)并且允許減小的性能差異的制造和組裝方法以及包括光學(xué)元件的光學(xué)組件。為了允許利用諸如接合器工具的機(jī)器進(jìn)行被動組裝，組裝部件可以具有使用激光微加工技術(shù)制造的基準(zhǔn)標(biāo)記和/或接合焊盤。光學(xué)組件本公開描述了包括可以被動地安裝在光學(xué)母板上的激光二極管條和微透鏡陣列的光學(xué)組件(圖1)。應(yīng)當(dāng)理解，圖1的實(shí)施例是可以被動地安裝在光學(xué)母板上的光學(xué)元件的更普遍情況的具體示例。光學(xué)元件和光學(xué)母板在本文中統(tǒng)稱為組裝部件。為了允許利用諸如接合器工具(例如，拾取、放置和接合工具)的機(jī)器進(jìn)行被動組裝，組裝部件可以具有接合焊盤和/或一個或更多個基準(zhǔn)標(biāo)記。應(yīng)當(dāng)理解，這種接合焊盤和/或基準(zhǔn)標(biāo)記和/或組裝部件(或它們的功件(feature))可以利用激光微加工技術(shù)來制造。在圖1中，激光二極管條(105)組裝在光學(xué)面包板(110)上。激光二極管條是可以以期望頻率發(fā)出激光的二極管的陣列。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，在圖1中，電磁波(即激光)在標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)常規(guī)圖中被示出為跡線(115)。在進(jìn)入微透鏡陣列(120)之前繪制跡線(115)，并且在從微透鏡陣列(120)出去之后繪制跡線(125)。微透鏡陣列(120)是可以利用諸如激光加工的微制造技術(shù)制造的微透鏡的陣列。基準(zhǔn)標(biāo)記基準(zhǔn)標(biāo)記是在多步驟制造處理期間用于部件對準(zhǔn)的標(biāo)記。機(jī)器視覺系統(tǒng)可識別的基準(zhǔn)標(biāo)記允許通過自動化工具對部件進(jìn)行亞微米放置。在本公開中，可以例如使用激光微加工技術(shù)、特意將基準(zhǔn)標(biāo)記記在所有組裝部件上或者一些組裝部件上。在其它實(shí)施例中，所有組裝部件或一些組裝部件可具有可以有效地用作基準(zhǔn)標(biāo)記的整體功件。例如，激光二極管條通常可以涂覆有金層。這種涂覆將在其表面上涂抹任何基準(zhǔn)標(biāo)記。另外，可以以幾微米的定位精確度劈開(cleave)二極管條的端面。另一方面，激光條在芯片頂部具有垂直于端面平面延伸的脊。這些脊與端面相接的點(diǎn)可以用作機(jī)器視覺系統(tǒng)的基準(zhǔn)標(biāo)記。接合焊盤在本公開中，可以在所有組裝部件上或者一些組裝部件上制造接合焊盤。在一些實(shí)施例中，可以使用硬接觸“華夫(waffle)焊盤”和適合的接合方法(諸如，焊接)。這允許光學(xué)元件在光學(xué)母板上的精確被動豎直定位。在其它實(shí)施例中，可以使用其它類型的焊盤和接合方法。組裝部件的制造組裝部件(例如，光學(xué)元件和母板)的制造可以包括所有以下步驟或以下步驟中的一些，不一定以列出的順序：1.坯料/基板的激光微加工，包括表面、基準(zhǔn)標(biāo)記、接合焊盤和其它功件；2.用以改善光學(xué)質(zhì)量的可選擇回流步驟(例如，激光輔助回流、火拋光等)；3.金屬化。激光微加工包括使用激光的元件制造，例如，激光燒蝕、切割或加熱。回流步驟可以包括材料的局部加熱或非局部加熱以實(shí)現(xiàn)焊接。例如，回流焊接可以是焊膏可以用于暫時將一個或若干個電學(xué)部件附接至其接觸焊盤的處理。然后，可以對整個組件或其一些部件進(jìn)行受控加熱，其使焊料熔化，從而永久連接接合處。激光輔助回流可以包括使用利用一個或更多個激光光束的局部加熱的類似處理。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的并且如裝置的操作可能必需的，金屬化可以包括添加金屬跡線、接觸或電極。應(yīng)當(dāng)理解，可以使用本文描述的方法來制造各種光學(xué)元件，包括但不限于：透鏡、微透鏡陣列、衍射光柵、棱鏡、反射鏡、平面光波電路及其元件(例如，波導(dǎo))。所有這些光學(xué)元件或這些光學(xué)元件中的一些可以集成在本公開的裝置中。在一些實(shí)施例中，基準(zhǔn)標(biāo)記、接合焊盤、部件的功件、整個部件或者這些元素的一些組合可以在同一制造步驟中制造，以確保精確的相對配準(zhǔn)(registration)。在一些實(shí)施例中，激光微加工可以包括從加工件(坯料或基板)的表面對材料進(jìn)行燒蝕。這種燒蝕可以在一個步驟、兩個步驟(例如，粗材料去除和細(xì)材料去除)或者更多個步驟中執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，緊密聚焦的飛秒脈沖可以用于精確的燒蝕材料去除。在一些實(shí)施例中，幾皮秒的脈沖以及更長的脈沖(高至幾納秒以及更長)可以用于燒蝕材料去除。例如，使用在紫外光譜范圍中(例如，處于355nm)的亞納秒脈沖可以允許實(shí)現(xiàn)低損壞/燒蝕處理閾值和高精度微加工。作為另一示例，可以為了高產(chǎn)量而使用納秒紫外脈沖。在一些實(shí)施例中，替代從坯料的表面進(jìn)行燒蝕材料去除，可以使用聚焦激光脈沖在材料體中修改材料的折射指數(shù)。這個處理可以用于創(chuàng)建或者修改光學(xué)元件，例如，(梯度指數(shù)光學(xué))GRIN透鏡、波導(dǎo)電路等。在一些實(shí)施例中，緊密聚焦的飛秒脈沖可以用于精確指數(shù)修改。在其它實(shí)施例中，幾皮秒的脈沖(即持續(xù)時間在皮秒范圍中的脈沖)可以用于折射指數(shù)修改。在其它實(shí)施例中，更長的脈沖(每個脈沖的持續(xù)時間高達(dá)幾納秒)可以用于折射指數(shù)修改。又一替選方式是使用激光微加工來進(jìn)行表面燒蝕和體指數(shù)修改兩者以制造具有所需性能的部件。為了獲得最好的產(chǎn)量和部件性能，可以謹(jǐn)慎優(yōu)化激光處理參數(shù)。激光處理的這種參數(shù)的一些示例是：掃描速度、重疊、通過次數(shù)、脈沖長度、重復(fù)率、波長、偏振、聚焦條件等。這種優(yōu)化對于光學(xué)表面可能尤其重要。應(yīng)當(dāng)理解，可能需要使用不同的激光參數(shù)來執(zhí)行不同的處理步驟。光學(xué)母板母板可以含有用于接合焊盤、凹處(pocket)、基座等的拓?fù)洌杂糜诠鈱W(xué)元件的定位并且允許光學(xué)元件彼此被動對準(zhǔn)。這種光學(xué)母板可以提供針對電子部件(例如，電路跡線)和/或諸如散熱器的熱管理功件的構(gòu)造(provision)。光學(xué)母板可以具有激光加工的功件和/或拓?fù)洌蛘呖梢哉w被激光加工。光學(xué)母板可以例如制造在Au/Ti涂覆的AlN基板上。微透鏡陣列在一些實(shí)施例中，微透鏡陣列本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光學(xué)組件，包括：光學(xué)母板；在所述光學(xué)母板的表面上的激光加工的激光二極管條；以及在所述光學(xué)母板的表面上的激光加工的微透鏡陣列，其中，所述激光加工的微透鏡陣列與所述激光加工的激光二極管條對準(zhǔn)，使得激光二極管發(fā)射的電磁波進(jìn)入所述微透鏡陣列。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.07.29 US 62/030,5541.一種光學(xué)組件，包括：光學(xué)母板；在所述光學(xué)母板的表面上的激光加工的激光二極管條；以及在所述光學(xué)母板的表面上的激光加工的微透鏡陣列，其中，所述激光加工的微透鏡陣列與所述激光加工的激光二極管條對準(zhǔn)，使得激光二極管發(fā)射的電磁波進(jìn)入所述微透鏡陣列。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件，還包括：在所述光學(xué)母板、所述激光加工的微透鏡陣列和所述激光加工的激光二極管條的至少一部分上的基準(zhǔn)標(biāo)記。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件，還包括：在所述光學(xué)母板、所述激光加工的微透鏡陣列和所述激光加工的激光二極管條的至少一部分上的接合焊盤。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件，其中，所述激光二極管條包括布置為線性陣列的2至150個均勻間隔的發(fā)射器。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)組件，其中，所述發(fā)射器以150微米的間距隔開。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件，其中，所述光學(xué)母板是由Au/Ti涂覆的AlN基板制造的。7.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件的方法，所述方法包括：將激光脈沖聚焦在材料上，從而對所述材料的部分進(jìn)行燒蝕，以制造激光加工的激光二極管條和激光加工的微透鏡陣列；將所述激光加工的激光二極管條和所述激光加工的微透鏡陣列定位在光學(xué)板上；以及對所述光學(xué)板上的所述激光加工的激光二極管...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：格雷戈里·大衛(wèi)·米勒，根納季·伊梅舍夫，詹姆斯·托馬斯·特里普利特，
申請(專利權(quán))人：杜比實(shí)驗(yàn)室特許公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US