[发明专利]双光源联用激光束抛光装置

摘要

一种双光源联用激光束抛光装置，包括脉冲或连续CO2激光光源及能量控制系统、飞秒激光光源及能量控制系统、CO2激光光束整形系统、飞秒激光光束整形系统、自动聚焦系统、振镜扫描系统、温控和四维平台联动系统。本发明是基于激光与物质相互作用机理和自动化控制技术，利用飞秒激光高精度烧蚀和修形，结合CO2激光熔融抛光光学元件的抛光装置。本发明可广泛应用于各种面形的光学元件，如平面、球面、非球面等，及强光光学元件抛光。

主权项

一种双光源联用激光束抛光装置，其特征是包括脉冲或连续CO2激光器及激光能量控制系统(1)、超短脉冲激光器及激光能量控制系统(2)、CO2激光光束整形系统(3)、超短脉冲激光光束整形系统(4)、自动聚焦系统(6)、振镜扫描系统(5)、温控及四维平台联动系统(7)；所述的脉冲或连续CO2激光器及激光能量控制系统(1)由连续或者脉冲CO2激光器光源(1‑1)、第一小孔(1‑2)、第一衰减片(1‑3)、第一快门(1‑4)和第一透镜(1‑5)组成，所述的超短脉冲激光器及激光能量控制系统(2)由超短脉冲激光器(2‑1)、第二小孔(2‑2)、第二衰减片(2‑3)、第二快门(2‑4)和第二透镜(2‑5)组成，所述的CO2激光光束整形系统(3)由第一扩束镜(3‑1)、第一空间光调制器(3‑2)、第一双胶合消色差透镜(3‑3)、位于该第一空间光调制器(3‑2)傅里叶频谱面上的第一针孔(3‑4)、第二双胶合消色差透镜(3‑5)和第一反射镜(3‑6)组成，所述的超短脉冲激光光束整形系统(4)由第二扩束镜(4‑1)、第二空间光调制器(4‑2)、第三双胶合消色差透镜(4‑3)、位于该第二空间光调制器(4‑2)傅里叶频谱面上的第二针孔(4‑4)、第四双胶合消色差透镜(4‑5)和第二反射镜(4‑6)组成，所述的振镜扫描系统(5)包括安装在三维可调底座上的振镜扫描系统反射镜(5‑1)、f·θ透镜(5‑2)、振镜扫描系统扩束镜(5‑3)、以及由X轴可旋转的反光镜(5‑4‑1)和Y轴可旋转的反光镜(5‑4‑2)组成的振镜扫描器(5‑4)，所述的自动聚焦系统(6)由分光镜(6‑1)、聚焦物镜(6‑2)、离轴二象限信号探测器(6‑3)、与该离轴二象限信号探测器(6‑3)相连的信号处理器(6‑4)、与该信号处理器(6‑4)相连的微位移执行器(6‑5)组成，所述的温控及四维平台联动系统(7)包括四维平台(7‑2)、放置在该四维平台(7‑2)上的温度控制器(7‑1)、以及控制该四维平台(7‑2)移动的联动控制系统(7‑3)；上述元件位置关系如下：所述的连续或者脉冲CO2激光器(1‑1)光源的输出激光依次经过同光轴的第一小孔(1‑2)、第一衰减片(1‑3)、第一快门(1‑4)、第一透镜(1‑5)、第一扩束镜(3‑1)和第一空间光调制器(3‑2)，经该第一空间光调制器(3‑2)反射的光束依次经过同光轴的第一双胶合消色差透镜(3‑3)、第一针孔(3‑4)、第二双胶合消色差透镜(3‑5)和第一反射镜(3‑6)，经该第一反射镜(3‑6)反射的光路入射到所述的振镜扫描系统反射镜(5‑1)，并被该振镜扫描系统反射镜(5‑1)反射，该反射光束依次经过竖直方向的同光轴的f·θ透镜(5‑2)和振镜扫描系统扩束镜(5‑3)，入射到所述的X轴可旋转的反光镜(5‑4‑1)，经该X轴可旋转的反光镜(5‑4‑1)反射，进入Y轴可旋转的反光镜(5‑4‑2)，经该Y轴可旋转的反光镜(5‑4‑2)反射，垂直依次进入分光镜(6‑1)和聚焦物镜(6‑2)，该聚焦物镜(6‑2)将光束垂直辐射辐照到放置于所述温度控制器(7‑1)的样品上；经样品表面反射，反射光依次经聚焦物镜(6‑2)和分光镜(6‑1)后，由离轴二象限信号探测器(6‑3)采集，并传输至信号处理器(6‑4)，经信号处理器(6‑4)运算产生驱动信号，从而驱动微位移执行器(6‑5)的上下微动，该微位移执行器(6‑5)与聚焦物镜(6‑2)相连，从而带动该聚焦物镜(6‑2)进行动态的离焦补偿；所述的超短脉冲激光器(2‑1)输出的激光依次经过同光轴的第二小孔(2‑2)、第二衰减片(2‑3)、第二快门(2‑4)、第二透镜(2‑5)、第二扩束镜(4‑1)和第二空间光调制器(4‑2)，经该第二空间光调制器(4‑2)反射的光束依次经过同光轴的第三双胶合消色差透镜(4‑3)、第二针孔(4‑4)、第四双胶合消色差透镜(4‑5)和第二反射镜(4‑6)，经该第二反射镜(4‑6)反射的光路入射到所述的振镜扫描系统反射镜(5‑1)，并被该振镜扫描系统反射镜(5‑1)反射，该反射光束依次经过竖直方向的同光轴的f·θ透镜(5‑2)和振镜扫描系统扩束镜(5‑3)，入射到所述的X轴可旋转的反光镜(5‑4‑1)，经该X轴可旋转的反光镜(5‑4‑1)反射，进入Y轴可旋转的反光镜(5‑4‑2)，经该Y轴可旋转的反光镜(5‑4‑2)反射，垂直依次进入分光镜(6‑1)和聚焦物镜(6‑2)，该聚焦物镜(6‑2)将光束垂直辐射辐照到放置于所述温度控制器(7‑1)的样品上；经样品表面反射，反射光依次经聚焦物镜(6‑2)和分光镜(6‑1)后，由离轴二象限信号探测器(6‑3)采集，并传输至信号处理器(6‑4)，经信号处理器(6‑4)运算产生驱动信号，从而驱动微位移执行器(6‑5)的上下微动，该微位移执行器(6‑5)与聚焦物镜(6‑2)相连，从而带动该聚焦物镜(6‑2)进行动态的离焦补偿。