[发明专利]一种超快激光微纳加工界面定位装置及方法

说明书

本发明提供一种超快激光微纳加工界面定位装置及方法，所述装置包括：探测光源、光学观测仪器、观测图像采集器和处理器，所述探测光源位置固定，且所述探测光源发射的探测光束照射加工界面，形成光触点；所述观测图像采集器通过光学观测仪器采集光触点图像；所述观测图像采集器与处理器电连接。本发明可以实现结构简单、成本低、界面自动确定过程与激光加工过程分离，提高界面自动确定准确性，保证加工过程连续性。因此，该加工界面自动确定装置与方法可以很好地应用于超快激光微纳加工界面的确定。

技术领域

本发明属于超快激光微纳加工技术领域，具体涉及一种超快激光微纳加工界面定位装置及方法。

背景技术

超快激光微纳加工是将超快激光聚焦在加工材料与衬底材料的交界面处进行，使得所加工的微型结构可以依附在衬底材料上的一种激光加工方式。激光加工界面位置的确定是影响加工效率的重要因素之一,对激光加工界面的精准定位具有很强的实际应用价值。目前存在的超快激光加工界面确定方法主要有两种：一种是通过将一束超快激光自动聚焦在加工界面来实现加工界面的自动确定[中国专利：CN111390377A]，其方法是沿光轴方向调整显微物镜与待加工材料间的相对位置，并在调整过程中实时检测反射光的强度，根据反射光最强的位置来确定加工界面。上述方法使用与加工过程中相同的同一束超快激光进行自动聚焦，在界面的寻找过程中很容易对加工材料产生破坏、影响后续的加工质量，而且这种方法确定的加工界面精度不高、误差较大。另一种方法是额外增加一套光学设备，通过这套光学设备自动聚焦的方法来自动确定界面[中国专利：CN111239047A]。但这种方法成本高，光路复杂。所以在不破坏加工材料、不影响加工质量的前提下，结构简单、成本低并能准确快速的确定加工界面位置和保证加工过程的连续性显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种超快激光微纳加工界面定位装置及方法，以解决上述技术问题。

本发明提供一种超快激光微纳加工界面定位装置，所述装置包括：

探测光源、光学观测仪器、观测图像采集器和处理器，所述探测光源位置固定，且所述探测光源发射的探测光束照射加工界面，形成光触点；所述观测图像采集器通过光学观测仪器采集小区域内的光触点图像；所述观测图像采集器与处理器电连接。

进一步的，所述光学观测仪器包括：

聚焦物镜、分束镜、滤波片和透镜，所述聚焦物镜在光触点正上方且正对光触点；所述分束镜在聚焦物镜正上方；所述滤波片在所述分束镜正上方；所述透镜在所述滤波片正上方。

进一步的，所述探测光源包括：

探测激光器和二向色镜，所述二向色镜在加工光束的光路上；所述探测激光器发射的探测光束经所述二向色镜反射后与所述加工光束的光路重合；所述探测激光器发射的探测光的波长与加工光束波长不同。

进一步的，所述观测图像采集器采用高速摄像头。

进一步的，所述装置还包括：

加工平台和机械运动模块，所述加工平台安装在所述机械运动模块的推动结构上；所述加工平台的台面上设有样品放置区；所述机械运动模块与处理器电连接。

本发明还提供一种超快激光微纳加工界面定位方法，所述方法包括：

从所述光触点图像提取小区域内的探测光聚焦光斑区域；

计算分析所述探测光聚焦光斑区域的光强度随着界面位置的变化关系；

根据光斑区域的实际光强度和所述变化关系，分析计算得到加工平台的实际高度；

参照所述实际高度利用机械运动模块将所述加工平台调节至目标高度。

本发明的有益效果在于，