[發明專利]一種自動尋焦方法

在審

• 申請號: 201811083856.4
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN108941897A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 劉富榮;韓釗;韓偉娜;李文強;張永志;韓剛;郭繼承;黃引;韓子豪;孫騰;李玉;陳清遠
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B23K26/046
• 分類號: B23K26/046
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種自動尋焦方法，屬于激光加工技術領域。所述方法通過用CCD相機接受加工路和標準路的激光，采集兩路光的干涉條紋信息。通過計算機分析收集到的信息，并反饋給電機，從而找到激光加工路的焦平面位置。

技術領域

本發明涉及一種自動尋焦方法，具體運用在激光加工的同時判定樣品是否在激光聚焦鏡的焦平面上的方法，屬于激光加工技術領域。

背景技術

隨著電子器件的微型化和精密化，以及激光器日新月異的快速發展，激光加工技術越來越被市場所接受。因此研究激光加工技術和激光加工工藝顯得十分重要。

在使用激光研究或加工的時候，最主要的就是使用聚焦鏡將激光聚焦到焦平面上，使得激光的光斑質量最好，激光光斑半徑最小。如果樣品偏離焦平面，激光在樣品上的光斑直徑將明顯變大，同時會因為光路中引入的各種像差，使得激光光斑變形，聚焦在樣品表面上的能量分布不均，影響加工水平或實驗結果。

一般尋找焦平面的方法都只是間接方法。通常是在不同加工高度，在樣品上打點或者劃線，通過比對點的大小或線的粗細來判斷焦點位置。這種尋焦的方法既費時又費材料，且精度不高，可重復性差。

發明內容

基于上述情況，人們急需找到一種能夠不損傷樣品，快速和精準的自動尋焦方法，來代替原有的焦平面尋找方法。

為了滿足以上所述的需要，本發明設計了一種自動尋焦方法。

一種自動尋焦方法，采用的裝置，包括：平行光的入射激光(1)入射到第一反射鏡(2)。入射激光(1)大部分能量經第一反射鏡(2)的下表面反射到聚焦鏡(3)，并被聚焦到樣品(5)上；樣品(5)被激光照射后，在吸收部分能量的同時，樣品(5)還反射回部分激光，稱為第一反射激光(4)；第一反射激光(4)經過聚焦鏡(3)聚焦后回到第一反射鏡(2)；同時，入射激光(1)在入射到第一反射鏡(2)的下表面后，少部分能量會透過第一反射鏡(2)，并入射到第二反射鏡(6)，經第二反射鏡(6)返回，稱為第二反射激光(7)，第二反射激光(7)仍然為平行光，第二反射激光(7)與第一反射激光(4)重合在第一反射鏡(2)的上表面，并一同反射進入CCD面陣相機(9)，形成干涉條紋；其中第二反射鏡(6)和CCD面陣相機(9)在第一反射鏡(2)的上表面側，入射激光(1)、聚焦鏡(3)、樣品(5)在第一反射鏡(2)的下表面側；第一反射鏡(2)為能夠透射的反射鏡，第一反射鏡(2)上下表面平行，第二反射鏡(6)為平面反射鏡；

本發明上述裝置實現自動尋焦的具體步驟為：

第一步、如果入射激光(1)為超短脈沖，則應調整第二反射鏡(6)，使成像于CCD面陣相機(9)上的條紋對比度最高；如果激光不為超短脈沖，則可跳過第一步。

第二步、粗略調整如升或降樣品(5)的位置，使CCD面陣相機(9)上逐漸出現可以分辨的條紋；

第三步、細微地繼續調整如升或降樣品(5)的位置，使得在CCD面陣相機(9)上的干涉條紋由圓弧形盡可能地變直條型；此時樣品(5)在聚焦鏡(3)的焦平面上；

第四步、繼續調整如升或降樣品(5)的位置，則CCD面陣相機(9)上的條紋則會變彎曲，同時條紋個數會變多；

第五步、在進行第一步至第四步的同時，計算機會記錄驅動樣品(5)調節的電機上升的位置以及對應的條紋狀態；最后經過擬合曲線的方法，獲得最佳焦點位置。

其中擬合曲線為位置關系和條紋之間的曲線。

全程由計算機自動控制樣品升降，并記錄CCD面陣相機呈現的干涉條紋圖樣；最后計算機自動判定聚焦鏡焦平面位置。

本發明通過用CCD相機接受加工路和標準路的激光，采集兩路光的干涉條紋信息。通過分析收集到的信息，從而找到激光加工路的焦平面位置。

附圖說明