[发明专利]一种激光光斑焦点的自动化检测与定位装置及方法

权利要求书

1.一种激光光斑焦点的自动化检测与定位装置，其特征在于，它包括中央处理器(1)、信号发送线(2)、信号接收线(3)、光电探测器(4)、光斑检测面(5)、载物台(7)、聚焦透镜(13)；

所述中央处理器(1)通过信号接收线(3)与光电探测器(4)连接，用于接收光电探测器(4)发送的电流信号；

所述光电探测器(4)用于探测激光光信号，并将光信号线性转换成电流强度信号；

所述中央处理器(1)通过信号发送线(2)分别与Z向步进电机(8)、X向步进电机(9)、Y向步进电机(10)连接，用于向所述Z向步进电机(8)、X向步进电机(9)和Y向步进电机(10)发送移动控制指令；

所述光斑检测面(5)用于响应传播的激光，其固定在载物台(7)上，光电探测器(4)和聚焦透镜(13)分别设置于光斑检测面(5)的两侧，光斑检测面(5)上设有光斑入射孔，以使来自聚焦透镜(13)方向的激光光束经聚焦透镜(13)聚焦后从光斑入射孔进入光斑检测面(5)的另一侧，被光电探测器(4)探测，光电探测器(4)根据探测到的光斑信号数据变化形成电流强度信号，所述中央处理器(1)根据电流强度信号形成用于控制所述Z向步进电机(8)、X向步进电机(9)和/或Y向步进电机(10)的移动指令；

所述步进电机中的X向、Y向和Z向分别对应于激光光束传播垂直方向上的左右方向、激光光束传播垂直方向上的上下方向、激光光束传播方向；

所述载物台(7)由Z向步进电机(8)、X向步进电机(9)和Y向步进电机(10)共同支撑定位，与上述步进电机同步移动；

所述Z向步进电机(8)、X向步进电机(9)、Y向步进电机(10)根据移动控制指令带动所述载物台(7)移动到激光光斑焦点位置。

2.如权利要求1所述的激光光斑焦点的自动化检测与定位装置，其特征在于，所述Z向步进电机(8)、X向步进电机(9)和Y向步进电机(10)移动的最小有效步长为0.01微米。

3.如权利要求1所述的激光光斑焦点的自动化检测与定位装置，其特征在于，所述中央处理器(1)中内置有控制和数据处理模块，

所述控制和数据处理模块用于分别控制Z向步进电机(8)、X向步进电机(9)和Y向步进电机(10)在三个不同方向上移动，并分别同步记录步进电机位置坐标和位置坐标处接收到的光电探测器(4)反馈的电流强度信号；然后将得到电流强度信号数组依次进行低通滤波、差分计算；再将差分值对相应的步进电机位置坐标绘制该步进电机运动方向的光强分布曲线，运用高斯函数对光强分布曲线进行拟合，得到其半高全宽，即定义为激光光斑在步进电机运动方向的大小。

4.如权利要求1所述的激光光斑焦点的自动化检测与定位装置，其特征在于，所述聚焦透镜(13)与所述光斑检测面(5)之间的距离为聚焦透镜(13)的焦距。

5.如权利要求1-4任一权利要求所述的激光光斑焦点的自动化检测与定位装置，其特征在于，所述光斑入射孔为方形孔(6)，所述方形孔(6)的尺寸为2mm×2mm，厚度小于10微米，方形孔(6)边缘的平整度优于0.1微米。

6.如权利要求5所述的激光光斑焦点的自动化检测与定位装置，其特征在于，经过所述聚焦透镜(13)的激光光束为深紫外波段激光时，所述聚焦透镜(13)一侧的光斑检测面(5)表面涂覆荧光膜；所述激光光斑焦点的自动化检测与定位装置整体置于超高真空环境中。

7.如权利要求5所述的激光光斑焦点的自动化检测与定位装置，其特征在于，所述载物台(7)、Z向步进电机(8)、X向步进电机(9)和、Y向步进电机(10)共同设置于基座(11)上。