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科技創新
同軸型激光器的耦合對準與焊后偏移研究
影響同軸型激光器封裝質量的因素主要有兩個：對準耦合技術和激光焊接技術。對準耦合技術的核心在于運動平臺的高精度定位和自動化快速對準,選擇合適的對準單元運動準精度成為提高對準耦合技術的關鍵。激光焊接技術常用于光電子器件封裝固定,但是焊后偏移會造成器件耦合功率的損失,降低器件封裝效率和器件性能。針對以上問題,本文進行了以下四個方面的研究： 1.基于半導體激光器與單模光纖的球透鏡耦合模型,結合雙異質結(DH)半導體激光器的遠場光束特性的分析,給出了球透鏡耦合效率與對準誤差之間的關系,計算了1dB附加損耗所對應的耦合誤差容忍度和0.1dB附加損耗對應的對準精度。運用蒙特卡洛的方法,分析了多項對準誤差下的激光器與單模光纖耦合效率分布。 2.設計了對準耦合專用夾具,具有良好的定心精度和快速裝載與卸載的能力,并能提供適當的夾持力。針對重要零部件彈性夾頭進行了結構參數設計,用有限元的方法進行建模仿真,驗證了彈性夾頭設計的有效性。 3.基于APDL語言,建立了同軸型激光器焊接封裝有限元模型,采用熱-結構耦合分析方法,分析了三束激光在不同焊接參數下的焊后偏移?；谌馐附訒r焊點能量不平衡、焊點位置不對稱和焊接光束離焦量不相等的情況進行分析,給出了不同參數影響下焊后偏移的大小和變化規律,得到了焊后偏移朝向焊點能量合成更大的方向的結論。 4.搭建了同軸型激光器焊接封裝系統,進行了激光焊接封裝實驗研究,分析了激光錘焊接參數不同時焊后偏移的變化規律,證明了基于有限元方法的三光束焊接焊后偏移方向特征分析的正確性。
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