飞秒激光加工系统和三维表面形貌及温度在线测量方法

1.本发明涉及飞秒激光技术领域，特指一种飞秒激光加工系统和三维表面形 貌及温度在线测量方法。


背景技术：

2.飞秒激光以其超短的脉冲宽度以及极高的峰值强度特性，给材料微纳加工 带来了革命性的变化，被广泛应用于航空航天、量子通讯、新能源、生物医疗 等关系国计民生的前沿加工制造与测量领域。
3.飞秒激光加工元件的加工质量检测，一般是通过光学显微镜或者扫描电镜 等二维离线测量，这对加工元件装夹的重复定位精度提出了很高的要求并最终 导致加工质量无法得到保证。
4.传统的加工测量一体化测量平台，大部分是在加工平台的基础上加装一个 商用ccd相机，或者将afm和sem耦合到加工平台上。在加工平台上额外加装 商用ccd相机的方案可以有效实时观测加工过程中的加工元件的加工状态，但 是这只限于二维成像，也无法对加工点的温度进行实时监控。对于将sem耦合 到加工平台上的方案，虽然所成的像三维立体感强但也只限于二维成像不能进 行完全意义上的三维成像，而且这种方案成本高昂，同时也无法对加工点温度 进行测量，至于将afm耦合到加工平台也同样面临着成本高昂，无法同时监控 温度的问题。
5.由于不具备在线监测三维表面形貌和温度的功能，导致测量时反复寻找加 工点耗时耗力，无法对加工质量进行在线监控，并最终使得加工与测量的可靠 性无法得到保证。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种飞秒激光共聚焦系统的加工与三维表面形貌及温 度在线测量一体化系统，解决传统离线测量时反复寻找加工点耗时耗力，加工 元件重复装夹的定位精度无法保证，无法对加工元件表面形貌和温度进行在线 监控等问题。
7.本发明的目的是这样实现的：
8.飞秒激光加工的三维表面形貌及温度在线测量方法，包括以下步骤：
9.(1)非加工状态下，定位飞秒激光束到待加工元件的加工点，探测当前加 工点的光电流信号i0；
10.(1)进入加工状态，飞秒激光束聚焦在加工元件的指定位置上进行烧蚀加 工；
11.(2)加工过程中，接收待加工元件反射回来的飞秒激光束，并分成两束激 光光束，分别传递给第一光电探测器和第二光电探测器；
12.第一光电探测器将探测到的光信号转化为光电流信号i1；
13.第二光电探测器将探测到的光信号转化为光电流信号i2；
14.对光电流强度实时解码i
am
＝(i
1-i2)/(i1 i2)；
15.(4)依据提前标定的光电流强度解码i
am
和轴向深度z之间的对应系数a 和对应系数b，获得该加工点表面的轴向深度z＝i
am
*a b；
16.光电流强度解码i
am
和加工元件表面的轴向深度z呈线性关系；
17.(5)将光电流信号i0分别与光电流信号i1、光电流信号i2进行对比并取平 均值，实时计算加工过程中加工元件表面的反射率r；
18.(6)依据提前标定的反射率r和温度t之间的对应系数k和对应系数p， 获得该加工点表面的温度t＝r*k p；
19.(7)加工元件在xy方向位移实现xy平面的逐点扫描，得到xy平面各点 的轴向深度z；
20.(8)实时汇总所述加工元件的坐标信息和轴向深度z，绘制出加工元件表 面的三维形貌；
21.实时汇总所述加工元件的加工区域的坐标信息、轴向深度和温度，绘制出 加工元件表面的加工区域的三维温度分布图。
22.本发明还提出了一种飞秒激光加工系统，包括
23.xyz三坐标线性位移平台，用于固定加工元件，并可控制加工元件在xyz方 向上的位移；
24.飞秒激光发射器，用于射出激光光束；
25.偏振分束器和四分之一波片，用于将激光光束调制为圆偏振光，再传递给 第一无偏振的分束器；
26.第一无偏振的分束器，将入射的激光光束反射进入空间光调制器；
27.空间光调制器，根据需要改变入射激光光束的偏振方向和激光的能量分布， 并出射至所述第一无偏振的分束器，再传递至4f系统；
28.4f系统，对接收到的激光光束进行低通滤波，再传递至第二无偏振的分束 器；
29.第二无偏振的分束器，将激光光束再次分成n束出射光，再按设定方式传 递至聚焦物镜；
30.聚焦物镜，将入射的激光光束聚焦在加工元件上的指定位置上，进行烧蚀 加工；
31.第三无偏振的分束器，接收待加工元件反射回来的激光光束，并至少分成 两束激光光束，再分别传递给第一光电探测器和第二光电探测器；
32.加工之前，第一光电探测器和第二光电探测器配合将初始探测到的光信号 记录为光电流信号i0；
33.加工过程中，第一光电探测器，将探测到的光信号转化为光电流信号i1；
34.加工过程中，第二光电探测器，将探测到的光信号转化为光电流信号i2；
35.计算机，根据光电流信号i0、光电流信号i1和光电流信号i2，结合预装的 软件计算并绘制出加工元件表面的三维形貌和温度分布。
36.优选的，所述第三无偏振的分束器和第一光电探测器之间设置有第一中灰 度镜和第一聚焦透镜、第三无偏振的分束器和第二光电探测器之间设置有第二 中灰度镜和第二聚焦透镜。
37.优选的，所述第一光电探测器的探测端紧贴有第一针孔板，第一针孔板的 针孔对应于第一聚焦透镜的焦点；第一光电探测器的探测端位于所述第一聚焦 透镜的焦平面上
并且相对于第一聚焦透镜的焦点中心偏移了一个离轴距离vd；
38.所述第二光电探测器的探测端紧贴有第二针孔板，第二针孔板的针孔对应 于第二聚焦透镜的焦点，第二光电探测器的探测端中心对准第二聚焦透镜的聚 焦中心同时离焦平面有一个离焦距离ud。
39.优选的，所述4f系统包括顺序布置的第三聚焦透镜、第三针孔板和第四聚 焦透镜；
40.第三聚焦透镜和第四聚焦透镜配合将入射的激光光束先聚焦再扩散，再出 射至第二无偏振的分束器；在第三聚焦透镜和第四聚焦透镜之间的焦平面上设 置有第三针板孔，第三针板孔的针孔对应于第三聚焦透镜的焦点。
41.本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
42.本发明通过所设计的差分方式和所提出的信号处理方法，可实时监测加工 点的深度，也可得到加工元件表面三维形貌；
43.本发明使用光电流比值的形式得到反射率再通过温度与反射率的关系，可 实时监控加工点的温度也可得到加工元件三维表面温度分布。
44.本发明实现了对加工元件加工点深度和温度的实时在线测量并可以进一步 得到加工元件表面三维形貌和三维温度分布，实现用同一个飞秒激光光源同时 进行烧蚀加工和形貌及温度测量。
45.本发明的空间光调制器改变入射激光光束的偏振方向和激光的能量分布， 结合偏振分束器与四分之一波片使出射的飞秒激光光束不再回射到激光谐振 腔，以避免产生交叉影响也能保护飞秒激光组件。
46.本发明摈弃了在加工光路中加装昂贵的商用测量仪器的设计思想，代之以 利用加工用飞秒激光作为测量光源，通过采用具有高轴向层析特性的共聚焦系 统的测量方案，并采用成本低廉但成熟度高的光电二极管作为测量元件，在大 大降低成本的同时，保证了三维成像的精度，并通过光电二极管的光电流大小 变化，进一步实现对温度的实时测量。
附图说明
47.图1为本发明的飞秒激光加工测量一体化系统示意图。
48.图2为本发明的加工元件表面三维温度分布测量示意图。
49.图3为本发明的光电流强度解码i
am
和轴向深度z的示意图。
50.图4为本发明的加工元件表面三维形貌和表面温度分布的构建示意图。
51.1-飞秒激光发射器；2-平面镜；3-偏振分束器；4-四分之一波片；5-第一 无偏振的分束器；6-空间光调制器；7-4f系统；8-第二无偏振的分束器；9-聚 焦物镜；10-xyz三坐标线性位移平台；11-计算机；12a-第二中灰度镜；12b
‑ꢀ
第二聚焦透镜；13-第三无偏振的分束器；14a-第一中灰度镜；14b-第一聚焦透 镜；15-第一针孔板；16-第一光电探测器；17-第二光电探测器；18-第二针孔 板；19-加工点反射的飞秒激光；20-飞秒激光束；21-待加工工件；
52.71-第三聚焦透镜；72-第三针孔板；73-第四聚焦透镜。
具体实施方式
53.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
54.飞秒激光加工的三维表面形貌及温度在线测量方法，包括以下步骤：
55.(1)非加工状态下，定位飞秒激光束到待加工元件的加工点，探测当前加工点的光电流信号i0；
56.(2)进入加工状态，飞秒激光束聚焦在待加工元件的指定位置上进行烧蚀加工；
57.(3)加工过程中，接收待加工元件反射回来的飞秒激光束，并分成两束激光光束，分别传递给第一光电探测器和第二光电探测器；
58.第一光电探测器将探测到的光信号转化为光电流信号i1；
59.第二光电探测器将探测到的光信号转化为光电流信号i2；
60.对光电流强度解码i
am
＝(i
1-i2)/(i1 i2)；
61.(4)依据提前标定的光电流强度解码i
am
和轴向深度z之间的对应系数a和对应系数b，获得该加工点表面的轴向深度z＝i
am
*a b；公式中的“*”为乘号；对应系数a和对应系数b是提前测定的常数，涉及到所用光学系统的参数，包括激光波长、聚焦透镜的数值孔径、焦距材料等。
62.光电流强度解码i
am
和加工元件表面的轴向深度z呈线性关系；
63.(5)将光电流信号i0分别与光电流信号i1、光电流信号i2进行对比并取平均值，实时计算加工过程中加工元件表面的反射率r；
64.(6)依据提前标定的反射率r和温度t之间的对应系数k和对应系数p，获得该加工点表面的温度t＝r*k p(单位温度t:℃)；硅的反射率r和温度t的关系是线性关系，其经验公式，参考silicon期刊：
65.1983jellison(杰里森)，opticalfunctionsofsiliconbetween1.7and4.7evatelevatedtemperatures(硅在高温下的反射率r在1.7和4.7ev之间)；
66.2007korfiatis(科菲亚蒂斯)，conditionsforfemtosecondlasermeltingofsilicon(飞秒激光熔化硅的条件)；
67.2011gancombined(甘.康拜德)，continuum-atomisticmodelingofultrashort-pulsedlaserirradiationofsilicon(硅的超短脉冲激光辐照的连续原子模型)；
68.对应系数k和对应系数p是提前测定的常数，涉及到所用光学系统的参数，包括激光波长、聚焦透镜的数值孔径、焦距材料等。
69.(7)加工元件在xy方向位移实现xy平面的逐点扫描，得到xy平面各点的轴向深度z；
70.(8)实时汇总所述加工元件的坐标信息和轴向深度z，绘制出加工元件表面的三维形貌；
71.实时汇总所述加工元件的加工区域的坐标信息、轴向深度和温度，绘制出加工元件加工区域的三维温度分布图。
72.飞秒激光光源的高空间相干性和高稳定性使其成为三维在线测量系统的理想光源。
73.深度测量原理和三维形貌构建的概述：如图3所示，激光束通过聚焦物镜聚焦在
加工元件表面，从加工点反射回来的飞秒激光通过分束器和中灰度镜后 分别被聚焦透镜聚焦到第一光电探测器和第二光电探测器。第一光电探测器和 第二光电探测器接收并转化为轴向响应的光电流信号i1和光电流信号i2。
74.通过本发明所提出的信号处理方法i
am
，利用在加工过程中所探测到的光电 流信号i1和光电流信号i2，加工元件加工点轴向深度z与光电流的解码得以实 现，最终可以实现对加工元件加工点的深度信息z1，z2
…
zn进行实时监测。
75.再通过三坐标位移平台实现xy平面的逐点扫描，得到xy平面各点的深度 信息，最后将所有深度信息和坐标信息汇总可以绘制出加工元件表面的三维形 貌。
76.温度测量和表面温度的三维分布构建原理：如图2所示，第一光电探测器 和第二光电探测器初始探测到的光电流信号i0和加工过程中所探测到的光电流 信号i1和光电流信号i2进行对比可实时监测加工过程中加工元件表面的反射率 r的变化，进而通过反射率r与温度t的对应关系进一步实时监测加工元件加工 点的温度t变化。
77.第一光电探测器和第二光电探测器可同时得到同一个加工点的温度值，通 过取平均值可进一步提高温度测量的准确性。
78.结合已经绘制出的加工元件表面的三维形貌，得到加工元件表面温度的三 维分布。
79.如图4所示，加工元件表面每个加工点p1，p2，p3，
…
，pn，通过上述描述 可得到光电流信号i1(x1，y1)，i2(x1，y1)，i1(x2，y2)，i2(x2，y2)，i1(x3，y3)， i2(x3，y3)，
…
，i1(xn，yn)，i2(xn，yn)，通过信号处理方式和深度与光电流强度 解码可得到每个测量点的深度信息z1(x1，y1)，z2(x2，y2)，z3(x3，y3)，
…
，zn(xn， yn)，同样地，通过反射率与光电流强度的解码，可以得到每个测量点的反射率 n1(x1，y1)，n2(x1，y1)，n1(x2，y2)，n2(x2，y2)，n1(x3，y3)，n2(x3，y3)，
…
，n1(xn， yn)，n2(xn，yn)，并最终通过反射率与温度的对应关系进一步得到每个测量点的 温度t1(x1，y1)，t2(x2，y2)，t3(x3，y3)，
…
，tn(xn，yn)。最后将所有深度信息 和坐标信息汇总可以绘制出加工元件表面的三维形貌和加工元件表面的三维温 度分布。
80.本方法是适用于加工硬脆特性的金属或非金属材料，例如：硅晶圆，单晶 硅的熔点在1693k。
81.本实施例选用：激光波长1040nm，聚焦物镜孔径0.42，聚焦材料n-sf11的条 件下，测得对应系数a为3.894，对应系数b为0.7445，对应系数k为20031.46， 对应系数p为-6582.146；
82.经提前测定，在300k的温度下(室温)，硅晶圆表面反射率为0.34357；
83.下表中的第1组数据为室温条件下，第一光电探测器和第二光电探测器检 测到的光电流信号i1和光电流信号i2，计算获得相应的光电流信号i0；在硅晶 圆表面的逐点加工，实际检测如下：
[0084][0085]
飞秒激光加工测量一体化系统，包括
[0086]
xyz三坐标线性位移平台，用于固定加工元件，并可控制加工元件在xyz方 向上的位移；通过调整xyz方向上的位移，可以使飞秒激光束聚焦在指定的位 置上进行烧蚀加工和测量；
[0087]
飞秒激光发射器1，用于射出激光光束；出射的平行光源经过平面镜2反射， 改变激光出射方向，随后经过偏振分束器3和四分之一波片4；
[0088]
偏振分束器3和四分之一波片4，用于将激光光束调制为圆偏振光，再传递 给第一无偏振的分束器5；
[0089]
第一无偏振的分束器5，将入射的激光光束反射进入空间光调制器6；
[0090]
空间光调制器6，根据需要改变入射激光光束的偏振方向和激光的能量分 布，通过调节空间光调制器6出射的激光的偏振状态并结合偏振分束器3和四 分之一波片4可以防止其回射入飞秒激光发射器1的激光谐振腔，以避免产生 交叉影响也能保护飞秒激光组件；空间光调制器6出射的飞秒激光光束经过所 述第一无偏振的分束器5，再传递至4f系统7；该设计主要是利用空间光调制 器对初始激光的相位和偏振状态进行调制以适用于不同的加工需求；从空间光 调制器6出来的激光束，一半透过第一无偏振分束器5进入4f系统，另一半被 第一无偏振分束器5反射重新达到四分之一波片，此时，四分之一波片和偏振 分束器的组合可以有效阻止这一半的激光回到谐振腔对光源产生影响。
[0091]
4f系统7，对接收到的激光光束进行低通滤波，再传递至第二无偏振的分 束器8；
[0092]
第二无偏振的分束器8，将激光光束再次分成n束出射光，，再按设定方式 传递至聚焦物镜9；
[0093]
聚焦物镜9，将入射的激光光束聚焦在加工元件上的指定位置上，进行烧蚀 加工；
[0094]
第三无偏振的分束器13，接收待加工元件反射回来的激光光束，并至少分 成两束激光光束，再分别传递给第一光电探测器16和第二光电探测器17；
[0095]
加工之前，第一光电探测器16和第二光电探测器17根据初始探测到的光 信号获得光电流信号i0；
[0096]
加工过程中，第一光电探测器16，将探测到的光信号转化为光电流信号i1；
[0097]
加工过程中，第二光电探测器17，将探测到的光信号转化为光电流信号i2；
[0098]
计算机11，根据光电流信号i0、光电流信号i1和光电流信号i2，结合预装 的软件计算并绘制出加工元件表面的三维形貌和温度分布。
[0099]
优选的，所述第三无偏振的分束器13和第一光电探测器16之间设置有第 一中灰度镜14a和第一聚焦透镜14b、第三无偏振的分束器13和第二光电探测 器17之间设置有第二中灰度镜12a和第二聚焦透镜12b。可有效避免飞秒激光 脉冲能量过高对光电探测器造成损伤，并可有效提升飞秒激光脉冲的烧蚀阈值 而不用担心对光电探测器造成影响，提高了加工测量一体化平台的应用范围。
[0100]
优选的，所述第一光电探测器16的探测端紧贴有第一针孔板15，第一针孔 板15的针孔对应于第一聚焦透镜14b的焦点；第一光电探测器16的探测端位 于所述第一聚焦透镜14b的焦平面上并且相对于第一聚焦透镜14b的焦点中心 偏移了一个离轴距离vd；这样可以更加有效地阻挡离焦的散射光，提高测量的 信噪比；实际上，在第一聚焦透镜14b的焦平面上的光斑不是一个点，而是一 个几微米的光斑；离轴距离vd的取值范围是100～200微米，这样的设计可以在 不改变光学系统的结构的基础上，将更多的散射光隔离掉，从而提高噪声比。
[0101]
所述第二光电探测器17的探测端紧贴有第二针孔板18，第二针孔板18的 针孔对应于第二聚焦透镜12b的焦点，第二光电探测器12b的探测端中心对准 第二聚焦透镜的聚焦中心同时离焦平面有一个离焦距离ud。这个离焦距离ud的 可调范围在100～200微米，通过调整这个离焦距离ud可以优化i
am
的信号处理模 式，尽可能取得更大的测量范围和更好的光强和深度的线性度。
[0102]
优选的，第二光电探测器12b的探测端中心相对于第二聚焦透镜12b的焦 点中心偏移了一个离轴距离v
d2
；进一步将更多的散射光隔离掉，从而提高噪声 比。
[0103]
优选的，所述4f系统包括顺序布置的第三聚焦透镜71、第三针孔板72和 第四聚焦透镜73；
[0104]
第三聚焦透镜71和第四聚焦透镜73配合将入射的激光光束先聚焦再扩散， 再出射至第二无偏振的分束器8；在第三聚焦透镜71和第四聚焦透镜73之间的 焦平面上设置有第三针板孔，第三针板孔的针孔对应于第三聚焦透镜的焦点中 心。光斑通过第三针孔板72的针孔相当于经过一个频域的低通滤波器，不仅可 以消除光斑的高频噪声，而且可以使飞秒激光光束更匀滑以方便后续的加工和 测量。
[0105]
本发明所设计的加工测量一体化平台既可以实现对加工元件加工点的深度 和温度的实时测量，也可以对加工元件表面形貌和表面温度分布进行实时在线 测量。相较于传统离线测量时反复寻找加工点耗时耗力，对加工元件重复装夹 定位精度要求高和加工质量无法得到保证等问题，本发明提出的飞秒激光与共 聚焦显微技术相结合的加工与三维在线形貌及温度测量方法综合了飞秒激光加 工技术无热损伤的优势和共聚焦显微技术具有的高轴向层析的三维成像优势， 是实现飞秒激光加工与三维在线无损检测切实可行的技术途径。
[0106]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本 发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.飞秒激光加工的三维表面形貌及温度在线测量方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)非加工状态下，定位飞秒激光束到待加工元件的加工点，获得当前加工点的光电流信号i0；(2)进入加工状态，飞秒激光束聚焦在加工元件的指定位置上进行烧蚀加工；(3)加工过程中，接收待加工元件反射回来的飞秒激光束，并分成两束激光光束，分别传递给第一光电探测器和第二光电探测器；第一光电探测器将探测到的光信号记录为光电流信号i1；第二光电探测器将探测到的光信号记录为光电流信号i2；对光电流强度实时解码i
am
＝(i
1-i2)/(i1 i2)；(4)依据提前标定的光电流强度解码i
am
和轴向深度z之间的对应系数a和对应系数b，获得该加工点表面的轴向深度z＝i
am
*a b；光电流强度解码i
am
和加工元件表面的轴向深度z呈线性关系；(5)将光电流信号i0分别与光电流信号i1、光电流信号i2进行对比并取平均值，实时计算加工过程中加工元件表面的反射率r；(6)依据提前标定的反射率r和温度t之间的对应系数k和对应系数p，获得该加工点表面的温度t＝r*k p；(7)加工元件在xy方向位移实现xy平面的逐点扫描，得到xy平面各点的轴向深度z；(8)实时汇总所述加工元件的坐标信息和轴向深度z，绘制出加工元件表面的三维形貌；实时汇总所述加工元件的加工区域的坐标信息、轴向深度和温度，绘制出加工元件的加工区域的三维温度分布图。2.根据权利要求1所述的飞秒激光加工测量一体化系统，其特征在于，所述待加工元件为硅晶圆材料；所述对应系数a为3.894，对应系数b为0.7445，对应系数k为20031.46，对应系数p为-6582.146。3.飞秒激光加工测量一体化系统，其特征在于，包括xyz三坐标线性位移平台，用于固定加工元件，并可控制加工元件在xyz方向上的位移；飞秒激光发射器，用于射出激光光束；偏振分束器和四分之一波片，用于接收飞秒激光发射器的激光光束并调制为圆偏振光，再传递给第一无偏振的分束器；第一无偏振的分束器，将入射的激光光束反射进入空间光调制器；空间光调制器，根据需要改变入射激光光束的偏振方向和激光的能量分布，并出射至所述第一无偏振的分束器，再传递至4f系统；4f系统,对接收到的激光光束进行低通滤波，再传递至聚焦物镜；聚焦物镜，将入射的激光光束聚焦在加工元件上的指定位置上，进行烧蚀加工；第三无偏振的分束器，接收待加工元件反射回来的激光光束，并至少分成两束激光光束，再分别传递给第一光电探测器和第二光电探测器；加工之前，第一光电探测器和第二光电探测器配合将初始探测到的光信号记录为光电流信号i0；加工过程中，第一光电探测器将探测到的光信号转化为光电流信号i1；
加工过程中，第二光电探测器将探测到的光信号转化为光电流信号i2；计算机，根据光电流信号i0、光电流信号i1和光电流信号i2，结合预装的软件计算并绘制出加工元件表面的三维形貌和温度分布。4.根据权利要求3所述的飞秒激光加工测量一体化系统，其特征在于，所述4f系统和聚焦物镜之间设置有第二无偏振的分束器；第二无偏振的分束器将激光光束再次分成n束出射光，再按设定方式传递至聚焦物镜。5.根据权利要求3所述的飞秒激光加工测量一体化系统，其特征在于，所述第三无偏振的分束器和第一光电探测器之间设置有第一中灰度镜和第一聚焦透镜、第三无偏振的分束器和第二光电探测器之间设置有第二中灰度镜和第二聚焦透镜。6.根据权利要求5所述的飞秒激光加工测量一体化系统，其特征在于，所述第一光电探测器的探测端紧贴有第一针孔板，第一针孔板的针孔对应于第一聚焦透镜的焦点；第一光电探测器的探测端位于所述第一聚焦透镜的焦平面上并且相对于第一聚焦透镜的焦点中心偏移了一个离轴距离v
d
；所述第二光电探测器的探测端紧贴有第二针孔板，第二针孔板的针孔对应于第二聚焦透镜的焦点，第二光电探测器的探测端中心对准第二聚焦透镜的聚焦中心同时离焦平面有一个离焦距离u
d
。7.根据权利要求6所述的飞秒激光加工测量一体化系统，其特征在于，所述第二光电探测器的探测端中心相对于第二聚焦透镜的焦点中心偏移了一个离轴距离v
d2
。8.根据权利要求3所述的飞秒激光加工测量一体化系统，其特征在于，所述4f系统包括顺序布置的第三聚焦透镜、第三针孔板和第四聚焦透镜；第三聚焦透镜和第四聚焦透镜配合将入射的激光光束先聚焦再扩散，再出射至第二无偏振的分束器；在第三聚焦透镜和第四聚焦透镜之间的焦平面上设置有第三针板孔，第三针板孔的针孔对应于第三聚焦透镜的焦点。

技术总结
本发明涉及飞秒激光技术领域，涉及一种三维表面形貌及温度在线测量方法，包括：获得非加工状态下的加工点的光电流信号I0；在加工过程中，接收待加工元件反射回来的飞秒激光束，并分成两束激光光束，分别传递给第一光电探测器和第二光电探测器；对光电流强度实时解码并依据提前标定的光电流强度解码I


技术研发人员：陈冲 张帆 熊昕 吴重光 陈远流
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.02.16
技术公布日：2022/5/25