提高光學元件小光斑掃描激光預處理效率的方法
【專利摘要】一種提高光學元件小光斑掃描激光預處理效率的方法，該方法根據(jù)要求的預處理樣品面積Amm×Bmm、相鄰輻照光斑間的中心間距L及補償距離L0，計算出樣品每行運動的起點和終點的位置坐標；計算機控制樣品按照上述位置坐標逐行勻速運動并實時獲取樣品運動軌跡的位置信息的同時，控制激光器在樣品的勻速運動過程中以固定頻率μ輸出脈沖激光輻照樣品對光學元件表面進行激光預處理。本發(fā)明簡單易行，可確保相鄰輻照光斑在樣品表面正方形或等邊三角形的排布軌跡，有效地提高了光學元件小光斑掃描激光預處理的工作效率。
【專利說明】提高光學元件小光斑掃描激光預處理效率的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光學元件，特別是一種提高光學元件小光斑掃描激光預處理效率的方法。
【背景技術】
[0002]激光預處理技術是提高光學元件抗激光損傷能力的一種有效手段，其中小光斑掃描激光預處理因可靈活地控制激光束以需要的能量和理想的均勻度輻照光學元件的整個口徑，且系統(tǒng)搭建簡單，一直被廣大用戶青睞。小光斑掃描激光預處理是以一定的激光能流逐點輻照光學元件表面的過程，相鄰輻照光斑在樣品表面要求實現(xiàn)正方形或等邊三角形排布。預處理過程中，常通過計算出正方形或等邊三角形排布情況下各個激光輻照點對應的樣品移動的位置坐標，然后利用電機帶動樣品按上述位置坐標依次移動，實現(xiàn)激光對光學元件的逐點輻照。這個過程中，電機帶動樣品移動到每個輻照位置時都要保持靜止狀態(tài)，激光輻照完當前輻照位置后，樣品再移動到下一個輻照位置，進行下一個輻照位置的激光輻照，這種傳統(tǒng)的樣品起停起停方式，嚴重地限制了光學元件小光斑掃描預處理系統(tǒng)的工作效率，尤其是對于大面積的小光斑掃描激光預處理過程，耗時相當嚴重。如何提高光學元件小光斑掃描激光預處理效率成為目前激光預處理技術亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述小光斑掃描激光預處理過程中出現(xiàn)的上述問題，本發(fā)明提供一種提高上述小光斑掃描激光預處理效率的方法。該方法簡單易行，可在準確控制相鄰輻照激光光斑在樣品表面正方形或等邊三角形排布軌跡的前提下，顯著地提高光學元件小光斑掃描激光預處理的效率。
[0004]本發(fā)明的技術方案如下:
[0005]一種提高光學元件小光斑掃描激光預處理效率的方法，該方法采用光學元件小光斑掃描激光預處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括激光器、伺服電機、電機驅動器和具有運動板卡的計算機，待輻照的樣品固定在所述的伺服電機上，所述的計算機通過運動板卡經(jīng)電機驅動器與所述的伺服電機相連，該伺服電機的信號輸出端經(jīng)所述的運動板卡與所述的計算機相連，所述的計算機的輸出端與所述的激光器的控制端相連，其特點在于該方法包括如下步驟:
[0006]①計算機設置樣品水平勻速運動的速度U: U = L/μ，其中μ為激光器的出光頻率，L為所述的樣品上相鄰輻照光斑的中心間距，所述的樣品固定于所述的伺服電機上，所述的計算機控制所述的伺服電機的運動，從而控制樣品的運動速度及運動軌跡，同時，所述的計算機從所述的運動板卡獲取所述的伺服電機的運動情況，從而實時獲取樣品的運動軌跡的位置信息；
[0007]②根據(jù)所述的樣品啟動過程的加速度/停止過程的減速度a，所述的計算機計算水平方向所述的樣品啟動時的加速過程以及停止時的減速過程所經(jīng)歷的路程，稱為補償距尚:LQ = u /2a ；[0008]③所述的計算機根據(jù)所述的樣品預處理面積Amm X Bmm、相鄰福照光斑間的中心間距要求L及補償距離Lci,計算出所述的樣品的輻照光斑正方形或等邊三角形排布下，樣品每行移動的起點和終點的位置坐標:
[0009]對于正方形排布情況下，第2N-1行樣品水平運動的起點坐標為:-Ι^，2(Ν-1) L，樣品水平運動的終點坐標為:0+Α+Ι^, 2 (N_l) L ;第2N行樣品水平運動的起點坐標為:0+A+LQ,(2N-1)L，樣品水平運動的終點為:-L。，(2N-1)L，其中N依次取正整數(shù)1，2，3、…、B/L, B/L取最接近的整數(shù)；
[0010]對于等邊三角形排布情況下，第2N-1行樣品水平運動起點坐標為:-L。，
【權利要求】
1.一種提高光學元件小光斑掃描激光預處理效率的方法，該方法采用光學元件小光斑掃描激光預處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括激光器(101 )、伺服電機(103)、電機驅動器(104)和具有運動板卡(105)的計算機(106)，待輻照的樣品(102)固定在所述的伺服電機(103)上，所述的計算機(106)通過運動板卡(105)經(jīng)電機驅動器(104)與所述的伺服電機(103)相連，該伺服電機(103)的信號輸出端經(jīng)所述的運動板卡(105)與所述的計算機(106)相連，所述的計算機(106)的輸出端與所述的激光器(I)的控制端相連，其特征在于該方法包括如下步驟: ①計算機(106)設置樣品(102)水平勻速運動的速度U: υ =L/μ,其中μ為激光器(I)的出光頻率，L為所述的樣品(102)上相鄰輻照光斑的中心間距，所述的樣品(102)固定于所述的伺服電機(103)上，所述的計算機(106)控制所述的伺服電機(103)的運動，從而控制樣品(102)的運動速度及運動軌跡，同時，所述的計算機(106)從所述的運動板卡(105)獲取所述的伺服電機(103)的運動情況，從而實時獲取樣品(102)的運動軌跡的位置信息； ②根據(jù)所述的樣品(102)啟動過程的加速度/停止過程的減速度a，所述的計算機(106)計算水平方向所述的樣品(102)啟動時的加速過程以及停止時的減速過程所經(jīng)歷的路程，稱為補償距離:u = u2/2a ； ③所述的計算機(106)根據(jù)所述的樣品(102)預處理面積AmmXBmm、相鄰福照光斑間的中心間距要求L及補償距離Lci,計算出所述的樣品(102)的輻照光斑正方形或等邊三角形排布下，樣品(102)每行移動的起點和終點的位置坐標: 對于正方形排布情況下，第2N-1行樣品(102)水平運動的起點坐標為:-Ι^，2(Ν-1) L，樣品(102)水平運動的終點坐標為A+A+U，2 (N-1)L ;第2N行樣品(102)水平運動的起點坐標為:0+A+L。，(2N-1)L，樣品(102)水平運動的終點為:-L。，(2N-1)L，其中N依次取正整數(shù)1，2，3、…、B/L，B/L取最接近的整數(shù)； 對于等邊三角形排布情況下，第2N-1行樣品(102)水平運動起點坐標為:-L。，W(,V-1)1，樣品(102)水平運動的終點坐標為:0+A+L。，V3(,V-1jI J2N行樣品(102)水平運動的起點坐標為:0+Α+Ι^+?72，力(2/V-μ/2，樣品(102)水平運動的終點坐標為:-Lq+L/2，#(2iV-】)L/2，其中N依次取正整數(shù)1，2，3、…、B/L，B/L取最近的整數(shù)； ④所述計算機(106)控制樣品(102)按①中所設置的水平方向勻速運動的速度u和③中所計算的位置坐標依次逐行運動；在每行運動過程中，當所述的計算機(106)根據(jù)實時獲得的位置信息，判斷樣品相對于此行起點移動Ltl的距離后，所述計算機(106)立刻控制所述的激光器(101)按頻率μ輸出脈沖激光輻照樣品(102);當所述計算機(106)根據(jù)實時獲得的位置信息，判斷樣品相對于此行起點水平運動總距離達A+U后，計算機(106)立刻控制激光器(101)停止工作不出光，所述計算機(106)根據(jù)獲得的位置信息，判斷樣品(102)運動到③中計算的此行終點位置后，樣品停止運動；每次每行輻照結束后，所述計算機(106)控制樣品(102)移動到下一行的運動起點位置，重復上述動作實現(xiàn)激光在下一行的逐點輻照，直到樣品(102)移動到最后B/L行的最后輻照點后，結束激光預處理過程。
【文檔編號】B23K26/08GK103624402SQ201310566601
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權日:2013年11月14日
【發(fā)明者】劉曉鳳, 趙元安, 高妍琦, 李大偉, 胡國行, 易葵 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所