[發明專利]一種可實時調控能量的微米級高分辨率超快激光加工系統

在審

• 申請號: 201910034962.1
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109648191A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 曹晶;沈星宇;吳銳恒;張勇浩;張廣鴻;溫子健;于志浩;鄭俊榮
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: B23K26/046
• 分類號: B23K26/046
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

1.一種可實時調控能量的微米級高分辨率超快激光加工系統，其特征在于，包括：光路傳輸系統、實時觀察系統、精準定位系統和激光能量調節系統；

所述光路傳輸系統用于將超快激光通過反射以及抬高進入二向色性鏡，再次反射后經物鏡聚焦于樣品的不同位置；

所述實時觀察系統用于將照明光源發出的照明光照射到樣品上，生成的反射光經過所述物鏡收集后再次反射，穿過所述二向色性鏡到達分束鏡，經過聚焦反射后進入所述相機；

所述精準定位系統用于將指示光源發出的指示光依次進行多次反射，進入所述分束鏡、所述二向色性鏡，再次反射后進入所述物鏡，快速指示定位樣品所需改性部位，通過多角度調節樣品固定臺上的多個調節鈕調節傾斜的角度并進行三維空間的微米級調節，與成像系統配合，快速精準定位焦距于所需加工樣品處；

所述激光能量調節系統用于將所述超快激光通過所述第一高反鏡時的一部分激光從光強信號轉換成電流信號，再轉換成電壓信號并進行放大，經過峰值采樣后進入單片機進行檢測，通過輸入值與檢測值進行對比控制激光能量變化。

2.根據權利要求1所述的一種可實時調控能量的微米級高分辨率超快激光加工系統，其特征在于，所述光路傳輸系統包括：第一高反鏡、第二高反鏡、第三高反鏡，以及設置在控制臺上的所述二向色性鏡、第四高反鏡和第五高反鏡，所述第一高反鏡與所述第二高反鏡的鏡面平行相對設置，所述第三高反鏡與所述第二高反鏡的鏡面相對設置，所述二向色性鏡設置在所述第三高反鏡正上方且鏡面相對；

所述光路傳輸系統用于將超快激光通過所述第一高反鏡反射到所述第二高反鏡，通過所述第三高反鏡抬高進入所述二向色性鏡，通過所述第四高反鏡和所述第五高反鏡后經物鏡聚焦于樣品的不同位置；

所述超快激光到所述第一高反鏡之間的光路與所述第一高反鏡到所述第二高反鏡之間的光路垂直，所述第一高反鏡到所述第二高反鏡之間的光路與所述第二高反鏡到所述第三高反鏡之間的光路垂直，所述第二高反鏡到所述第三高反鏡之間的光路與所述第三高反鏡到所述二向色性鏡之間的光路垂直，所述第三高反鏡到所述二向色性鏡之間的光路與所述二向色性鏡到所述第四高反鏡之間的光路垂直。

3.根據權利要求2所述的一種可實時調控能量的微米級高分辨率超快激光加工系統，其特征在于，所述實時觀察系統包括：設置在所述控制臺上的照明光源、所述第四高反鏡、所述第五高反鏡、所述二向色性鏡、分束鏡，設置在所述分束鏡正下方的聚焦鏡和第六高反鏡，以及相機，所述第六高反鏡的鏡面與所述相機的鏡頭相對設置；

所述實時觀察系統用于將所述照明光源發出的照明光照射到樣品上，生成的反射光經過所述物鏡收集后依次經過所述第五高反鏡和所述第四高反鏡，穿過所述二向色性鏡到達所述分束鏡，經所述聚焦鏡聚焦，經所述第六高反鏡反射進入所述相機；

所述二向色性鏡到所述分束鏡之間的光路與所述分束鏡到所述聚焦鏡之間的光路垂直，所述聚焦鏡到所述第六高反鏡之間的光路與所述第六高反鏡到所述相機之間的光路垂直。

4.根據權利要求3所述的一種可實時調控能量的微米級高分辨率超快激光加工系統，其特征在于，所述精準定位系統包括：設置在所述控制臺上的指示光源、所述第四高反鏡、所述第五高反鏡、所述二向色性鏡、所述分束鏡、第七高反鏡和第八高反鏡，所述第七高反鏡與所述第八高反鏡的鏡面平行相對設置，所述第七高反鏡的鏡面與所述指示光源的輸出端相對設置；

所述精準定位系統用于將所述指示光源發出的指示光依次通過所述第七高反鏡、所述第八高反鏡、所述分束鏡、所述二向色性鏡、所述第四高反鏡和所述第五高反鏡進入所述物鏡，快速指示定位樣品所需改性部位，通過多角度調節樣品固定臺上的多個調節鈕調節傾斜的角度并實現三維空間的微米級調節，與成像系統配合，快速精準定位焦距于所需加工樣品處；

所述指示光到所述第七高反鏡之間的光路與所述第七高反鏡到所述第八高反鏡之間的光路垂直，所述第七高反鏡到所述第八高反鏡之間的光路與所述第八高反鏡到所述分束鏡之間的光路垂直。