在激光制造中，適應(yīng)不平坦或不斷變化的表面?zhèn)鹘y(tǒng)上是勞動密集型的，涉及復(fù)雜的聚焦映射過程或異位表征。這通常會導(dǎo)致重新定位錯誤和延長處理時間。

為了解決這些問題，激光加工中的超高速自動聚焦技術(shù)已經(jīng)發(fā)展起來。然而，大多數(shù)自動聚焦技術(shù)仍然需要電動載物臺的機(jī)械運(yùn)動。光束傳播軸上的機(jī)械運(yùn)動可能比橫向速度慢得多，從而減緩了表面檢測和重新對準(zhǔn)的過程。此外，它需要反饋、控制和傳感方法來確定光學(xué)焦點(diǎn)位置。

最新發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》雜志上的一篇論文中，由美國普林斯頓大學(xué)機(jī)械與航空航天工程系克雷格·B·阿諾德教授領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組開發(fā)了一種快速方法，可以同時跟蹤表面的特定位置并調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的焦距。他們采用了軸向變焦光學(xué)元件，特別是TAG透鏡，其工作頻率為0.1-1 MHz，繞過了光束傳播方向上機(jī)械運(yùn)動的延遲。

用于自動對焦的動態(tài) z 掃描工作原理圖示。

該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地使用動態(tài)z掃描同時進(jìn)行檢測和移動，而無需任何機(jī)械軸向移動。表面檢測、焦點(diǎn)檢索和制造激光脈沖發(fā)射之間的時間理論上在z掃描的兩個周期內(nèi)，或幾微秒內(nèi)，明顯快于任何基于機(jī)械的重新聚焦系統(tǒng)與次級表面位置傳感元件的組合。

該團(tuán)隊(duì)解釋了他們的自動聚焦方法的操作原理，“我們將一個變焦透鏡集成到一個由探測光束和制造光束組成的雙激光束裝置中。探測光束沿z軸連續(xù)掃描，其反射的時間響應(yīng)與表面位置有關(guān)�！�