專利名稱：激光頻移反饋輪廓測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光學(xué)測量裝置，特別涉及一種激光頻移反饋輪廓測量裝置。
背景技術(shù)：
輪廓測量已廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測、模具生產(chǎn)以及目標(biāo)探測等領(lǐng)域，成為了工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中不可或缺的一種手段。為此，各種類型的輪廓測量儀陸續(xù)誕生，從測量原理來看，可以分為接觸式和非接觸式輪廓測量。其中非接觸式輪廓測量又以光學(xué)輪廓測量為主。激光共聚焦掃描顯微鏡是一種常見的輪廓測量儀，它以激光器為顯微鏡系統(tǒng)的場光源，并且在結(jié)構(gòu)上采用雙針孔的共聚焦結(jié)構(gòu)，使得物與像成共軛分布。只有焦點(diǎn)處的反射光才能通過針孔，為光電探測器所接收，焦點(diǎn)以外的反射光無法通過針孔，這樣就很好地抑制了焦點(diǎn)以外的反射光、散射光的影響。通過對測量樣品在平行于焦平面的測量平面內(nèi)的二維掃描，就可以獲得層面上的輪廓信息，再完成沿光軸方向不同深度的掃描，就可以獲得測量物體的三維輪廓。本實用新型是在激光共聚焦掃描顯微鏡的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步提高顯微鏡對反射光的采集靈敏度，使此裝置實用范圍更大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是針對激光共聚焦掃描顯微鏡測量重點(diǎn)在反射光的捕捉的問題，提出了一種激光頻移反饋輪廓測量裝置，在激光共聚焦掃描顯微鏡的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，增加了激光頻移反饋系統(tǒng)，讓反饋回激光腔的反射光頻率有微小改變，改變量為激光器自身弛豫振蕩頻率，極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)對反饋光的靈敏度。本實用新型的技術(shù)方案為一種激光頻移反饋輪廓測量裝置，包括激光器、3個準(zhǔn)直透鏡、分光鏡、針孔、光電探測器、計算機(jī)，還包括鎖相放大器、聲光移頻器以及其射頻驅(qū)動，激光器出射的發(fā)散光束經(jīng)過第一準(zhǔn)直透鏡后，平行光經(jīng)過分光鏡分成兩束互相垂直的光，其中一束光沿原方向通過聲光移頻器后經(jīng)過第三準(zhǔn)直透鏡匯聚到測量樣品的表面，另一束垂直光經(jīng)過第二準(zhǔn)直透鏡后匯聚于焦點(diǎn)位置的針孔，光電探測器接收焦點(diǎn)的光，將光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換成電流信號再送入鎖相放大器，射頻驅(qū)動為聲光移頻器提供射頻驅(qū)動，同時采集聲光移頻器的差頻信號送入鎖相放大器，鎖相放大器將測量信號送入計算機(jī)。所述激光器采用弛豫振蕩頻率低的微片激光器。本實用新型的有益效果在于本實用新型激光頻移反饋輪廓測量裝置，在共聚焦層析成像系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了激光頻移反饋系統(tǒng)，利用激光器自身的動態(tài)特性，極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)對反饋光的靈敏度，使得極弱反饋背景下目標(biāo)輪廓測量成為可能，使此裝置實用范圍更大。

圖1為本實用新型激光頻移反饋輪廓測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式如圖1所示激光頻移反饋輪廓測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖，微片激光器1出射的發(fā)散光束經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡2A后變成近似平行光，再由分光鏡9將光束分為兩束，其中一束沿原先方向傳播，通過聲光移頻器8后，由于再由準(zhǔn)直透鏡2C匯聚到測量樣品11的表面，若樣品處于焦點(diǎn)位置時，反射光能夠原路返回，回到激光腔內(nèi)，若樣品處于非焦點(diǎn)位置時，由于共聚焦系統(tǒng)的特點(diǎn)，反射光將無法回到激光腔內(nèi)；另一束經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡2B后匯聚于焦點(diǎn)位置的針孔3，由光電探測器4接收，將光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換成電流信號再送入鎖相放大器6。聲光移頻器的射頻驅(qū)動5為聲光移頻器8提供射頻驅(qū)動，并將差頻信號作為參考信號輸入到鎖相放大器6內(nèi)。鎖相放大器6測量到的信號送入計算機(jī)7，由計算機(jī)完成輪廓的恢復(fù)。將樣品置于三維掃描平臺10上，由此完成樣品的三維掃描。裝置采用弛豫振蕩頻率很低的微片激光器作為系統(tǒng)光源。
權(quán)利要求1.一種激光頻移反饋輪廓測量裝置，包括激光器、3個準(zhǔn)直透鏡、分光鏡、針孔、光電探測器、計算機(jī)，其特征在于，還包括鎖相放大器、聲光移頻器以及其射頻驅(qū)動，激光器出射的發(fā)散光束經(jīng)過第一準(zhǔn)直透鏡后，平行光經(jīng)過分光鏡分成兩束互相垂直的光，其中一束光沿原方向通過聲光移頻器后經(jīng)過第三準(zhǔn)直透鏡匯聚到測量樣品的表面，另一束垂直光經(jīng)過第二準(zhǔn)直透鏡后匯聚于焦點(diǎn)位置的針孔，光電探測器接收焦點(diǎn)的光，將光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換成電流信號再送入鎖相放大器，射頻驅(qū)動為聲光移頻器提供射頻驅(qū)動，同時采集聲光移頻器的差頻信號送入鎖相放大器，鎖相放大器將測量信號送入計算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光頻移反饋輪廓測量裝置，其特征在于，所述激光器采用弛豫振蕩頻率低的微片激光器。
專利摘要本實用新型涉及一種激光頻移反饋輪廓測量裝置，激光器出射光束經(jīng)透鏡匯聚后形成近似平行光，再由分光鏡分成兩束光，其中一束光由準(zhǔn)直透鏡匯聚后透過放置在焦點(diǎn)位置的小孔照在光電探測器上，另一束光經(jīng)過聲光移頻器后再由透鏡匯聚到測量樣品表面。若樣品正好處于透鏡的焦平面上，反射光將原路返回，耦合到激光腔內(nèi)，從而調(diào)制激光器輸出功率的變化。功率變化由光電探測器接收，并送入鎖相放大器，同時將聲光移頻器的驅(qū)動信號作為參考信號送入鎖相放大器，鎖相放大器將測量信號輸入電腦完成數(shù)據(jù)處理和三維輪廓重建。裝置在共聚焦層析成像系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了激光頻移反饋系統(tǒng)，極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)對反饋光的靈敏度，使得極弱反饋背景下的目標(biāo)輪廓測量成為可能，使此裝置使用范圍更大。
文檔編號G01B11/24GK201983769SQ20112007757
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者凌進(jìn)中, 周小勇, 孫晶露, 馬軍山 申請人:上海理工大學(xué)