【技术实现步骤摘要】
一种激光加工形态性能时间分辨共焦光谱测量方法及装置
本专利技术涉及一种激光加工形态性能时间分辨共焦光谱测量方法及装置,属于激光加工在线检测领域。
技术介绍
飞秒激光加工技术，利用激光脉冲的紧聚焦“焦点”与材料发生非线性作用，诱导光物理、光化学变化，实现了微纳器件结构的加工制造，因其具有加工精细度高、材料适应性广等显著优势而备受关注。在飞秒激光对材料的加工制造过程中，一般包含对材料的去除加工和改性加工，即材料的“成型”与“成性”，在一些尖端制造领域往往是二者兼有，即在飞秒加工过程中材料的形态参数和性能参数均发生变化。目前，对飞秒加工中形态和性能瞬时变化过程认识的不足限制了加工质量的提升，因此，对飞秒加工中样品的形态参数和性能参数进行时间分辨精确测量，是提升飞秒加工工艺水平、提高加工过程可控性的关键所在。在形态参数测量方面，由于飞秒激光对材料的去除加工过程时间极短，大部分现有测量手段仍然基于传统测量技术，如：基于激光三角位移传感器轴向监测、背向相干层析监测、光学相干层析监测等方法，其分辨力均在亚微米级；基于共焦的...
【技术保护点】
1.一种激光加工形态性能时间分辨共焦光谱测量方法，其特征在于,利用连续激光共焦光路对材料表面进行轴向精确定位，利用飞秒激光对材料进行加工，利用不同延迟时间的飞秒脉冲激光对材料进行光谱探测以获得材料性能参数，并同时利用共焦光路对其进行形态参数探测；/n重复上述“连续激光共焦定位-飞秒激光加工-延迟飞秒激光光谱性能参数探测-同步共焦形态参数探测”过程，同时获得飞秒激光加工中材料的形态参数和性能参数随时间的变化过程，实现飞秒激光加工中材料形态参数和性能参数的时间分辨测量。/n
【技术特征摘要】
1.一种激光加工形态性能时间分辨共焦光谱测量方法，其特征在于,利用连续激光共焦光路对材料表面进行轴向精确定位，利用飞秒激光对材料进行加工，利用不同延迟时间的飞秒脉冲激光对材料进行光谱探测以获得材料性能参数，并同时利用共焦光路对其进行形态参数探测；
重复上述“连续激光共焦定位-飞秒激光加工-延迟飞秒激光光谱性能参数探测-同步共焦形态参数探测”过程，同时获得飞秒激光加工中材料的形态参数和性能参数随时间的变化过程，实现飞秒激光加工中材料形态参数和性能参数的时间分辨测量。
2.一种激光加工形态性能时间分辨共焦光谱测量装置，其特征在于,包括飞秒脉冲激光器(1)，位于飞秒脉冲激光器(1)出射方向的A分光镜(2)，在A分光镜(2)的反射光束传播方向上依次配置有A快门(3)、A反射镜(4)、B反射镜(6)、C反射镜(7)、D反射镜(8)、频率调制器(9)、二向色镜(10)，其中，B反射镜(6)和C反射镜(7)位于A直线运动模块(5)上，安装保证B反射镜(6)的光束入射方向、C反射镜(7)的光束出射方向、A直线运动模块(5)的运动方向三者平行；
在A分光镜(2)的透射光束传播方向上，依次配置有B快门(14)、E反射镜(16)、F反射镜(17)、G反射镜(18)、B分光镜(19)，其中，E反射镜(16)和F反射镜(17)位于B直线运动模块(15)上，安装保证E反射镜(16)的光束入射方向、F反射镜(17)的光束出射方向、B直线运动模块(15)的运动方向三者平行；
二向色镜(10)和B分光镜(19)，二者的反射光束共轴且沿同方向传播，在反射光束传播方向上，依次配置有物镜(11)、样品(12)、三维精密位移台(13)，在反射光束传播的反方向，上依次配置有滤光片(20)、光谱仪(27)，安装保证物镜(11)的光轴与二向色镜(10)和B分光镜(19)的反射光束同轴；样品(12)安装在三维精密位移台(13)上，由三维精密位移台(13)带动样品(12)实现三维运动；
在滤光片(20)反射光束方向上，同轴依次配置准直镜(26)、连续光激光器(25)，其中，连续光激光器(25)经准直镜(26)准直后的光束经滤光片(20)反射后与二向色镜(10)和B分光镜(19)的反射光束同轴，且三者经过物镜(11)汇聚于同一焦点；
在准直镜(26)与滤光片(20)之间，配置有C分光镜(21)，在C分光镜(21)的反射光束方向上依次配置有收集透镜(22)、针孔(23)、光电探测器(24)；针孔(23)位于收集透镜(22)的焦点处，光电探测器(24)的安装位置须保证其能够收集透过针孔(23)的全部光强，以构成共焦探测模块；
计算机(28)用于控制飞秒激光器(1)发出脉冲激光，同步控制A快门(3)、B快门(14)，并控制B直线运动模块(15)进行光程延迟；同时，计算机(28)控制精密位移台(13)进行三维运动，控制连续光激光器(25)发出连续激光，光电探测器(25)的光强信号和光谱仪(27)的光谱信号进入计算机(28)。
3.如权利要求2所述的一种激光加工形态性能时间分辨共焦光谱测量装置，其特征在于,测量过程包括以下步骤：
步骤一：将待加工的样品(12)置于三维精密位移台(13)上，计算...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪赫，邱丽荣，赵维谦，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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