基于LabVIEW的集成化飞秒激光微纳加工系统及加工方法

摘要

本发明公开了一种基于LabVIEW的集成化飞秒激光微纳加工系统及加工方法，其利用LabVIEW编程环境调用PMAC运动控制卡的DLL动态库来驱动采用以太网方式与计算机相连的PMAC控制卡，间接实现对高精度三维移动平台单元的精密控制，并在软件界面显示；同时采用USB通信将高清CCD相机监测飞秒激光加工的样品状态和加工过程数据传输至控制软件并实时显示，并且实时采集飞秒激光功率参数和控制飞秒激光光束通断，利用LabVIEW开发多线程控制程序，将不同通讯方式的多控制器软件集于一体开发。系统具有调节精度高、速度快、调节简单、控制难度低、界面功能多样化的优点，可实现多种微纳结构的制造工作。

主权项

一种基于LabVIEW的集成化飞秒激光微纳加工系统，包括飞秒激光器、光路调节单元、显微成像单元、三维移动平台、计算机；所述光路调节系统包括第一、第二、第三、第四、第五、第六反射镜，其中第一、第三、第四反射镜为银膜反射镜，其余为介质膜反射镜，第一反射镜和第二反射镜的光路间设有可调衰减器；所述三维移动平台上表面设有放置样品的载物台；所述显微成像单元包括竖直设置的显微物镜头和位于显微物镜头正上方的CCD相机，载物台位于显微镜物镜头正下方，CCD相机采集显微镜物镜头对载物台上样品进行成像的像，并将采集的图像传送给计算机，由计算机显示；所述飞秒激光器产生飞秒激光光源，依次经光路调节系统中的第一至第六反射镜后，再经显微物镜头聚焦，并作用在载物台的样品上，对样品进行功能结构构造；其特征在于：所述计算机内置基于LabVIEW编程环境开发的计算机控制平台，所述显微物镜头包括多个不同倍数的镜头，且能通过旋转镜头进行切换；所述CCD相机和显微物镜头通过固定架一体固定连接，且CCD相机通过USB线缆与计算机通信；还包括激光功率采集与控制单元，所述激光功率采集与控制单元包括激光功率采集部件和激光光束通断控制部件；所述激光功率采集部件包括激光功率探头和功率计，所述功率计的一端通过线缆与激光功率探头连接，另一端通过USB线缆与计算机相连，其中，激光功率探头位于第二反射镜后方入射激光束的延长线方向上；将激光光束从第二反射镜透过的光束功率进行采样，并将采样的数据传送给功率计，功率计再将数据量化后传送至计算机，计算机根据激光束透过第二反射镜的比例系数计算出激光光束总功率，由计算机显示；所述激光光束通断控制部件包括电子快门和快门驱动器，所述快门驱动器一端通过线缆与电子快门连接，另一端通过USB‑RS232线缆与计算机的USB端口相连，所述电子快门位于第二反射镜和第三反射镜间的光路中，所述计算机通过对快门的开关控制，实现对飞秒激光微纳加工过程中光束的通断控制；所述三维移动平台为高精度三维移动平台单元，包括能沿预设坐标的X轴、Y轴、Z轴运动的三维直线电机气浮移动平台，驱动三维的直线电机气浮移动平台运动的PMAC运动控制卡，所述PMAC运动控制卡与三维直线电机气浮移动平台通过线缆连接，并通过太网通信方式与计算机通信，由计算机调用PMAC运动控制卡的DLL动态库来驱动PMAC运动控制卡，使其控制三维直线电机气浮移动平台沿预设坐标的X轴、Y轴、Z轴运动。