[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

说明书

提供了一种激光光斑焦点的自动化检测与定位装置，该装置的光电探测器(4)从光斑检测面(5)上的光斑入射孔探测获取经聚焦透镜(13)聚焦的激光光斑，经信号发送线(3)发送至与其相连的中央处理器(1)，中央处理器(1)根据光斑信号数据变化向经信号接收线(3)与其相连的X、Y、Z向步进电机发送移动指令，直至光斑检测面(5)移动至激光焦点处，本发明运用平移台控制模块对光斑检测面位置进行反馈调节，实现对激光聚焦焦点位置的自动化寻找，同时可实现待测样品的精确置位，且可运用滤波图像重构模块实现对微小光斑的扫描成像。本发明适用于高超真空封闭空间，具备操作简易，测量方法灵活，系统架构简单，搭建成本较低等显著优势。

技术领域

本发明总体地属于高超真空激光诊断及表征技术领域，具体地涉及一种激光光斑焦点的自动化定位与检测装置，同时提供了一种将样品移动到聚焦焦点处的方法。

背景技术

激光是原子受激辐射产生的光，被激发出来的光子束，光学特性高度一致。这使得激光比起普通光源，具有单色性好，亮度高，方向性好的优势。激光应用广泛，有激光打标、激光焊接、激光切割等。实际应用过程中，聚焦系统的激光焦距因聚焦镜头及光学系统的不同而会有略微的差异。如何快速准确地获取聚焦系统的激光焦距，成为激光应用工艺的一个难题。

激光经过汇聚透镜系统在焦点位置形成最小的光斑尺寸，并达到最大的功率密度，利用这一特点可以对焦点进行定位和测量。

现有技术中，如日本专利文献特开平6-7980号和中国专利文献CN 102974936公开，对焦点位置的确定依赖于光电传感器探测等离子体光线，但不能同时探测焦点的具体大小。

在深紫外电磁波波段中，激光传输受水汽吸收衰减影响较大，须在真空条件下进行光路的调节和搭建，则无法因气体电离而产生等离子体光线，此外，常规CCD相机基本不能响应深紫外波段激光，目前市场中只有利用氮化镓(GaN)或铝镓氮(AlGaN)材料制造的光电探测器能够对100至300nm波段电磁波有较好的响应。

在样品表征领域，需要预先知悉聚焦光斑的具体大小，以匹配样品结构的特征尺寸，还需要将样品台移动至焦点位置。因此，有必要发明一种在超高真空等不便于调节和探测的特殊条件下，对深紫外激光焦点位置和大小同时确定的独特系统。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中深紫外激光光斑焦点位置和大小在超高真空等特殊条件下难以检测和定位技术缺陷，提供一种激光光斑焦点的自动化检测与定位装置，该装置可以在高超真空环境下同时确定深紫外激光焦点的位置和大小；同时提供了一种激光光斑焦点的自动化检测与定位方法，该方法适用于高超真空等有限封闭实验环境，通过激光光斑焦点的自动化检测与定位，结合平移台控制，对光斑检测面位置进行反馈调节，从而实现对激光聚焦焦点位置的自动化寻找，同时可实现待测样品的精确置位。