本技术属于激光微纳加工技术,提出了一种脉冲激光加工实时原位监测成像技术。该技术包括:a. 利用高速全息单曝光压缩成像系统和高速视频单曝光压缩成像系统实时监测飞秒激光加工过程;b. 通过分光棱镜将激光导向样品表面进行三维形貌微纳加工;c. 采用数字微镜器件(DMD)快速编码样品表面图像信息。该技术能够同时获取加工材料的高速二维图像和三维形貌信息,以低成本实现超快成像,实时监测飞秒激光加工过程,原位监测样品。成像系统独立,可将低帧率图像重建为高帧率动态视频,节省存储空间。
背景技术
在工业领域,激光微纳加工已被广泛用于电子元件、汽车和航空航天的制造。例如,在电子工业中,激光微纳加工被用来制造印刷电路板、包装元件和制造电子器件。在汽车行业,激光微纳加工被用来加工各种金属和非金属材料;在航空航天工业中,激光微纳加工被用来生产轻质和高精度的航空航天部件;在医疗领域,激光微纳加工被广泛用于微创手术,如癌症的治疗、眼科手术和牙科手术。在科学研究方面,激光微纳加工被用来研究材料的特性和激光与物质的相互作用,为材料科学和激光物理学的发展做出了重大贡献。
随着各个领域对高精度激光微纳加工的需求不断增加,使其发展越来越迅速,在激光微纳加工中使用成像的高精度监测方法也受到了广泛关注。为了实现高精度地加工,准确地控制激光束在加工材料表面的位置和形状变化变得尤为重要。由于传统的激光微纳加工方法常常受到外部环境因素和自身精密系统的因素影响,从而难以实现最佳的加工结果。基于此,工业界亟需一种对激光加工过程监测的辅助手段,来实现高质量的激光加工结果。
但是,基于视觉辅助的激光微纳加工监测技术目前仅停留在二维成像技术领域,其仅能获取二维的图像信息,即对加工材料的图案形状观测,无法实现材料加工深度的检测。而在激光微纳加工中,对材料的三维形貌监测是至关重要的。三维数据能够反映出当前加工环境的优劣,以及激光刻写系统的状态,将加工的实时状态反馈给激光精密系统,为能够获得加工材料的高质量结果起到决定性的意义。
由于激光微纳加工过程速度极快,普通相机成像系统无法捕获加工过程的每一个瞬态过程,从而难以分析和判断加工过程存在的问题。而使用高昂的超快相机却使得整个加工系统成本激增。
实现思路