本发明专利技术公开了一种紧聚焦飞秒激光光束的准直性调校方法及装置，用于对飞秒激光准直校对，包括飞秒激光器、可调光阑、衰减能量装置、转向器一、转向器二、载物台、载玻片、显微视觉模块、平移台；飞秒激光器发射激光束、可调光阑、衰减能量装置沿激光发射方向依次同轴设置；衰减能量装置通过转向器一、转向器二与显微视觉模块光路串联；其中，转向器一、转向器二沿激光光路依次串联；载玻片放置在载物台台面上，承接显微视觉模块输出光；显微视觉模块与转向器二与平移台台面固定连接。转向器二与平移台台面固定连接。转向器二与平移台台面固定连接。
【技术实现步骤摘要】
一种紧聚焦飞秒激光光束的准直性调校方法及装置
[0001]本专利技术涉及飞秒激光
，特别涉及一种紧聚焦飞秒激光光束的准直性调校方法及装置。
技术介绍
[0002]紧聚焦飞秒激光光束广泛应用于微纳制造、超快时间分辨成像与探测，以及微纳米颗粒捕获与转运等
中，紧聚焦光束的准直性是保证应用准确性和一致性的重要因素。目前用于对聚焦飞秒激光束准直的方法有两种：
[0003]一是光阑准直法，其方法是首先使未聚焦光束垂直于样品载物台，然后在原激光光路中相距一定间隔的位置处分别放入两个可调光阑，两个光阑的孔中心均需与原光束同轴；最后在两个光阑中间放置聚焦物镜，调节透镜的位置和角度，使反射光和透射光的光斑分别与物镜后面和前面的光阑中心重合；其中，按激光先经过的器件为后，反之亦然。该方法有两点不足：一是需要通过人眼或红外观察仪判断光斑中心与光阑中心之间的位置关系，且经过聚焦物镜的透射光和反射光的光斑会发散，强度较弱，尤其是反射光非常弱，难于判断光斑中心，因此准直精度偏低；二是需要将聚焦物镜安装在可调整机构上，更换聚焦物镜时存在破坏准直性的可能性，需要重新调校。
[0004]另一种是基于具有光斑位置识别功能的光束轮廓仪的准直方法。具体方法是，在聚焦物镜下方放置一台具有识别光束位置功能的光束轮廓仪，在一定且合适的范围内分别设定两个探测器与聚焦物镜间的近点和远点，通过调整光束的位置和入射角度使近点和远点光斑的中心在探测器上的位置一致。理论上该方法具有较高的准直精度，但是在实际情况下将探测器置于聚焦光束下，存在探测器易损伤的风险；此外，需要始终保证探测器探测面与待加工表面或系统载物台平面平行，实际操作中对各器件及光束的调校精度要求较高，实际操作难度大，难以达到理论效果。
[0005]因此，本领域技术人员亟需提供一种能对上述技术问题进行改进的技术方案，以改善现有技术的现状。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于，提供一种紧聚焦飞秒激光光束的准直性调校方法及装置，解决上述现有技术中对聚焦飞秒激光束准直的方法存在的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0008]一种紧聚焦飞秒激光光束的准直性调校装置，包括：飞秒激光器、可调光阑、衰减能量装置、转向器一、转向器二、载物台、载玻片、显微视觉模块、平移台；
[0009]所述飞秒激光器发射激光束、所述可调光阑、所述衰减能量装置沿激光发射方向依次同轴设置；
[0010]所述衰减能量装置通过所述转向器一、转向器二与所述显微视觉模块光路串联；
[0011]其中，所述转向器一、所述转向器二沿激光光路依次串联；
[0012]所述载玻片放置在所述载物台台面上，承接所述显微视觉模块输出光；
[0013]所述显微视觉模块与所述转向器二与所述平移台台面固定连接。
[0014]优选的，所述衰减能量装置包括：半波片、偏振器；
[0015]所述半波片与所述偏振器沿激光发射方向依次同轴设置。
[0016]优选的，所述显微视觉模块包括：聚焦物镜、二向色镜一、照明光反射镜、成像透镜、CCD、照明光源及其准直透镜；
[0017]所述转向器二与所述二向色镜一光路连接；所述照明光反射镜、所述聚焦物镜分别接收一路所述二向色镜一输出分束光；所述照明光反射镜、所述成像透镜、所述CCD依次光路串联；所述聚焦物镜输出光聚焦于所述载玻片上；所述CCD、所述成像透镜、所述照明光反射镜、所述二向色镜一、所述聚焦物镜、所述载玻片、所述载物台同轴设置，并与所述照明光源的光源发射方向垂直；
[0018]所述照明光源、所述照明光准直透镜、所述照明光反射镜沿照明光路依次串联。
[0019]优选的，还包括计算机；
[0020]所述计算机与所述CCD信号连接；
[0021]所述计算机与所述载物台信号连接；
[0022]所述计算机与所述平移台信号连接。
[0023]优选的，包括以下步骤：
[0024]启动飞秒激光器，采用可调光阑对接收激光束的位置与孔径进行预处理，使其可输出同心衍射图样；
[0025]调整所述激光束的功率和指向性，使聚焦物镜准确接收测试频率下所述激光束并进行聚焦，形成聚焦光束；
[0026]采用放置在载物台台面上的载玻片接收所述聚焦光束，并利用所述显微视觉模块对所述载玻片上表面所呈图像进行显微成像调整，获得清晰图像；
[0027]优化所述激光束功率，将所述激光束的激光能量调减至其聚焦光束无法对放置于焦点处的所述载玻片造成损伤的水平；
[0028]紧聚焦光束准直性调校，移动平移台，调整所述显微视觉模块，直至获得所述载玻片上下表面所呈衍射图样中的光强分布均匀，并且与同心圆环图样同心为止。
[0029]优选的，调整所述激光束的功率和指向性的具体步骤包括：
[0030]在偏振器和转向器一之间放置激光功率计，旋转半波片，将所述激光束的功率调节至预设参数，移开功率计；调整所述转向器一和转向器二的位置及偏角，使所述激光束入射并通过所述聚焦物镜，在所述聚焦物镜下方形成聚焦光束。
[0031]优选的，所述显微视觉模块为采用光学显微镜原理的显微成像装置。
[0032]优选的，优化所述激光束功率方法采用装置为：所述半波片、所述偏振器组成的能力衰减装置。
[0033]优选的，紧聚焦光束准直性调校包括：
[0034]移动载物台，使所述聚焦光束作用到载玻片的无损伤区域；
[0035]关闭照明光源，将CCD设置为手动曝光模式，并将曝光时间设置以获得清晰的光斑的像为准设置，获得由所述衍射图样和所述同心圆环图样组成图像；其中所述同心圆环图样大于所述衍射图样；
[0036]调节所述转向器一，使所述衍射图样的光强均匀分布；调节所述转向器二，使所述衍射图样与所述同心圆环图样同心。
[0037]优选的，采用计算机中显示器对所述载玻片上所呈图像进行观察。
[0038]经由上述的内容可知与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0039]本专利技术以成功应用于飞秒激光微纳制造中，在改善飞秒激光打孔圆度，提升切割面的垂直度及切割深度等方面取得了明显的效果。具体的：微孔的圆度及边缘质量均获得提升。利用本专利技术前后，所使用的实验装置及工艺参数保持一致。狭缝平行于表面垂线，加工的微槽侧壁未出现明显的弯曲。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0041]图1为本专利技术装置结构示意图；
[0042]图2(a)为利用本专利技术前微孔加工质量图；
[0043]图2(b)为利用本专利技术后微孔加工质量图；
[0044]图3(a)
‑<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种紧聚焦飞秒激光光束的准直性调校装置，其特征在于，包括：飞秒激光器(1)、可调光阑(2)、衰减能量装置、转向器一(5)、转向器二(16)、载物台(6)、载玻片(7)、显微视觉模块、平移台(17)；所述飞秒激光器(1)发射激光束、所述可调光阑(2)、所述衰减能量装置沿激光发射方向依次同轴设置；所述衰减能量装置通过所述转向器一(5)、转向器二(16)与所述显微视觉模块光路串联；其中，所述转向器一(5)、所述转向器二(16)沿激光光路依次串联；所述载玻片(7)放置在所述载物台(6)台面上，承接所述显微视觉模块输出光；所述显微视觉模块与所述转向器二(16)与所述平移台(17)台面固定连接。2.根据权利要求1所述的一种紧聚焦飞秒激光光束的准直性调校装置，其特征在于，所述衰减能量装置包括：半波片(3)、偏振器(4)；所述半波片(3)与所述偏振器(4)沿激光发射方向依次同轴设置。3.根据权利要求1所述的一种紧聚焦飞秒激光光束的准直性调校装置，其特征在于，所述显微视觉模块包括：聚焦物镜(8)、二向色镜一(9)、照明光反射镜(10)、成像透镜(13)、CCD(14)、照明光源(11)及其准直透镜(12)；所述转向器二(16)与所述二向色镜一(9)光路连接；所述照明光反射镜(10)、所述聚焦物镜(8)分别接收一路所述二向色镜一(9)输出分束光；所述照明光反射镜(10)、所述成像透镜(13)、所述CCD(14)依次光路串联；所述聚焦物镜(8)输出光聚焦于所述载玻片(7)上；所述CCD(14)、所述成像透镜(13)、所述照明光反射镜(10)、所述二向色镜一(9)、所述聚焦物镜(8)、所述载玻片(7)、所述载物台(6)同轴设置，并与所述照明光源(11)的光源发射方向垂直；所述照明光源(11)、所述照明光准直透镜(12)、所述照明光反射镜(10)沿照明光路依次串联。4.根据权利要求1所述的一种紧聚焦飞秒激光光束的准直性调校装置，其特征在于，还包括计算机(19)；所述计算机(19)与所述CCD(14)信号连接；所述计算机(19)与所述载物台(6)信号连接；所述计算机(19)与所述平移台(17)信号连接。5.基于紧聚焦飞秒激光光束的准直性调校装置的调校方法，其特征在于，包括以下步骤：启动飞秒激光器，采用可调光阑(2)对接收激光束的位置...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋成伟，黄滟荻，杨亮，李国，张春雨，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。