超快激光微纳加工平台焦点的确认方法技术

一种超快激光微纳加工平台焦点的确认方法，该方法包括：确认成像焦平面的z坐标；估计并设置测量范围以及测量精度；执行超快激光打样；通过对比识别出加工效果最好的点，并获得该点的离焦量；在激光加工前设置好离焦量，执行激光加工。本发明专利技术能准确地找到激光焦点位置，具有查询方便、省时、可靠的特点。可靠的特点。可靠的特点。

【技术实现步骤摘要】
超快激光微纳加工平台焦点的确认方法


[0001]本专利技术属于超快激光微纳加工，特别是一种超快激光微纳加工平台焦点的确认方法。

技术介绍

[0002]超快激光微纳加工技术是一种新兴的加工技术，具有加工精度高、热效应小、不易发生晶化氧化的优点。超快激光微纳加工平台通常主要由超快激光器、传输光路、显微物镜、微纳移动平台、成像系统和总控计算机六个部分组成。
[0003]显微物镜一方面被应用在成像系统中实现焦平面的成像。另一方面超快激光器发出的激光通过显微物镜将激光聚焦到加工平面上，实现材料的去除，熔覆，焊接等工艺。微纳移动平台用来承载和移动待加工材料。
[0004]由于超快激光器本身模式的不稳定性，电路老化，光路中反射镜平面平整度的影响，超快激光器发射的激光波段与可见光波段不同，超快激光本身波段覆盖范围较广等因素。成像系统的焦平面与超快激光器发出激光通过物镜后聚焦的焦点往往不完全一致，甚至有较大的误差。而这样的误差在微纳加工领域是不能容忍的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种超快激光微纳加工平台焦点的确认方法，该方法能为超快激光微纳加工平台找到激光焦点，具有查询方便、省时、可靠的特点。。
[0006]本专利技术技术方案如下：
[0007]一种超快激光微纳加工系统焦点的确认方法，所述的超快激光微纳加工系统包括超快激光器、显微物镜、微纳移动平台、成像系统和总控计算机，该总控计算机分别与所述的超快激光器、微纳移动平台和成像系统相连，其特征在于该方法包括下列步骤：
[0008]1)将待加工样品放置在所述的微纳移动平台的载物台上，利用成像系统对待加工样品进行成像，所述的总控计算机获取此刻微纳移动平台的纵坐标为z0；
[0009]2)在所述的总控计算机上设最大离焦量为d1、最小离焦量为d2和测量精度为δ
z
，在所述的总控计算机的控制下，所述的超快激光微纳加工系统分别以(x0,y0,z0+d2),(x1,y1,z0+d2+δ
z
)，(x2,y2,z0+d2+2δ
z
)，
……
，(x
n
,y
n
,z0+d1)点打样，形成打样点的(x,y,z)坐标被所述的显微物镜和所述的成像系统记录成打样点的图片并送所述的总控计算机存储；
[0010]3)所述的打样点的图片呈现超快激光在待加工样品上的范围，根据作用范围最小的打样点具有最合适的离焦距离的标准，通过人为辨别或采取图像识别技术选取出加工效果最好的点的z坐标并记为z
t
，则z
t
‑
z0为所述的超快激光微纳加工系统的离焦量。
[0011]对于不同的激光光路，不同波长脉冲长度的激光器，设置恰当的测量范围和测量精度，加工系统可以自动或半自动执行激光打样。
[0012]本专利技术的技术效果如下：
[0013]在超快激光微纳加工领域，现在并没有相关方法来确认焦点与成像平面之间的位
置关系，本专利技术能确认超快激光微纳加工系统的焦点，提高了微纳加工的精度。确认焦点的数据存储在总控计算机中，具有查询方便、省时、可靠的特点。
附图说明
[0014]图1是现有技术中超快激光微纳加工平台的示意图
[0015]图2是激光器焦点与成像平面的差异示意图
[0016]图3是超快激光微纳加工平台焦点的确认方法流程图
具体实施方式
[0017]下面结合实施例对本专利技术进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受实施例的限制。
[0018]专利技术人在实施本专利技术的过程中发现激光器的激光焦点与成像平面并不一致，如果采取手动打样的方法寻找焦点过程繁琐费时，并且由于找到的焦点通常只能获得平台z坐标的绝对值，没有与成像面的相对关系，不易将找到的焦点运用到后续加工中。而由于光路改变激光器不稳定可能需要再次寻找焦点十分费时。为了克服上述问题，本专利技术提供一种超快激光微纳加工平台焦点确认方法，可以快速方便精确的找到激光焦点并应用到激光加工中。
[0019]在具体实施时为了减少测量时间，在寻找激光焦点过程中一开始选取一个较大的测量范围和较大的测量精度，执行打样控制，对照选样，找到加工效果最好的点和其相邻的两点。将这两点作为新的测量范围，选择更小测量精度，再次执行打样控制，对照选样，通常两次就能获得需要的焦点位置。
[0020]寻找一个被放大物镜的激光焦点，将一块不锈钢片放置在微纳移动平台上，通过总控计算机控制平台z轴运动，观察成像系统的成像，当画面清晰时，点击确认对焦，获得此时三(x,y,z)轴坐标为(2000um,8000um,11123um)，输入最小离焦量
‑
1000um，最大离焦量1000um，测量精度100um，系统会生成(2000um,8000um,10123um)，(2200um,8000um,10223um)，(2400um,8000um,10323um)，
……
，(6000um,8000um,12323um)处打样。打样完毕后，观察打样点的图像，发现(3400um,8000um,10823um)处打样效果最好，那么离焦量就为10823
‑
11123＝
‑
200um。
[0021]上述实施例只为说明本专利技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本专利技术的内容并据以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围。凡根据本专利技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超快激光微纳加工系统焦点的确认方法，所述的超快激光微纳加工系统包括超快激光器、显微物镜、微纳移动平台、成像系统和总控计算机，该总控计算机分别与所述的超快激光器、微纳移动平台和成像系统相连，其特征在于该方法包括下列步骤：1)将待加工样品放置在所述的微纳移动平台的载物台上，利用成像系统对待加工样品进行成像，所述的总控计算机获取此刻微纳移动平台的纵坐标为z0；2)在所述的总控计算机上设最大离焦量为d1、最小离焦量为d2和测量精度为δ
z
，在所述的总控计算机的控制下，所述的超快激光微纳加工系统分别以(x0,y0,z0+d2),(x1,y1,z0+d2+δ
z
)，(x2,y2,z0+d2+2δ
z
)，

【专利技术属性】
技术研发人员：赵全忠，夏照远，王关德，钱静，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：