[发明专利]飞秒激光微加工的同步监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及飞秒激光微细加工技术，更具体地说，涉及一种飞秒激光微加工的同步监测装置及飞秒激光光路。

背景技术

飞秒激光加工技术可以突破光学微加工方法中由于衍射极限给加工精度带来的限制，并有能力直接在透明材料内部加工出真正的三维微结构，是一种能够实现无热影响区的精密的激光加工技术。飞秒激光加工具有下列优点：（1）对加工区周围的热影响小；（2）可加工其它激光难以加工的材料，如透明材料、高熔点材料、热分解器和热变形材料等；（3）飞秒激光微加工技术具有加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维微结构加工等优点。

目前，在飞秒激光微加工技术中，激光与物质相互作用过程中诱导周期性结构需要以小范围的激光能量参数才能够形成，同时大多是垂直进行微加工，对于不同角度下诱导的微结构及加工方法还不成熟。而在这个过程中，如果我们用传统的方法进行实验时，就会发现每次激光与材料表面作用时，不能直接的观察到材料表面出现的变化，从而无法判定出这一实验数据对所做的研究是否有意义，因此还需要将材料通过其它的观测装置进行观察，致使激光打点实验需要大量的重复实验，这样反复的重复观察将会使实验变得十分繁琐。同时每次样品摆放的位置也无法保证都在同一位置，这就会使得焦点无法准确地作用在加工对象表面上，从而进一步对实验的结果造成了更大的误差甚至出现错误。另外，传统的加工装置在不同角度入射下，不能保证加工的一致性和可重复性，这大大增加了加工的误差和复杂程度。因此，随着对器件的精密化和可重复性要求的提高，现有技术已不能满足新的要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、可实现观测与加工同步、并可在不同角度下准确进行飞秒激光微细加工的装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：飞秒激光微加工的同步监测装置，包括一台飞秒激光器，该装置构成还包括：沿所述飞秒激光器输出的飞秒激光光路依次设有两个平行全反射镜、衰减片、偏振片、分束棱镜、两个光阑，快门、聚焦透镜和加工对象。所述加工对象固定在旋转平移装置上并使光阑中心与加工对象的竖直中心线在同一平面上。在旋转平移装置上还固定有L型支架，所述L型支架上设置有监测用的CCD。旋转平移装置、CCD和L型支架均通过信号线与计算机相连。

所述分束棱镜将飞秒激光分成两束能量完全相同的两束光，一束沿所述飞秒激光器输出的飞秒激光光路，用于加工，而另一束沿另一条光路进入功率计，作为能量的标本对飞秒激光的能量进行测量。

所述旋转平移装置包括精密位移台，旋转台、上一维平移台和下一维平移台，所述精密位移台设在旋转台上，所述旋转台设在上一维平移台上，所述上一维平移台与下一维平移台呈十字交叉滑动连接，上一维平移台可进行左右移动、下一维平移台可进行前后移动，所述加工对象固定在旋转平移装置中的精密位移台上。

所述旋转平移装置与计算机相连是指精密位移台和上、下一维平移台与计算机相连接，以实现自动控制。

所述L型支架由小型平移台、L型支杆、固定托架和旋转轴构成，所述L型支杆是设有两个拐点的杆状件，其上端和下端分别与固定托架和小型平移台固定连接，在中部两个拐点处分别安装第一、第二旋转轴，所述固定托架用于设置监测用的CCD。所述小型平移台设置在旋转平移装置中的上一维平移台上并与计算机相连，所述L型支架利用其小型平移台和第一、第二旋转轴调节CCD与激光焦点同步以及其与加工对象的距离。

所述L型支杆是设有两个直角拐点的杆状件，其上端与固定托架固定连接，其下端杆成垂直地固定在小型平移台上，在中部的两个直角拐点处分别安装第一旋转轴和第二旋转轴，第一旋转轴实现其上段支架部分绕垂直于底面小型平移台15面的轴向旋转，而第二旋转轴实现其上段支架部分绕平行于底面小型平移台15面的轴向旋转。

所述两个光阑是等高共线的，使入射光束保持固定。