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激光三维扫描装置和激光三维扫描方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-02-13 10:29:28
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-03-17 13:12:27
本发明涉及一种激光三维扫描装置和激光三维扫描方法，所述激光三维扫描装置包括沿光路方向顺序放置的第一透射光栅、第二透射光栅、第三透射光栅、第一声光偏转器、第二声光偏转器、第一透镜、第一半波片、第二透镜、第三声光偏转器、第三透镜、第二半波片、第四透镜、第四声光偏转器、显微物镜。所述激光三维扫描方法包括：向第一声光偏转器和第二声光偏转器注入周期性声波；向第三声光偏转器和第四声光偏转器注入啁啾声波。所述激光三维扫描装置通过采用四个声光偏转器实现三维扫描，因为现有的声光偏转器已完全可以达到微秒级的声光互作用时间，所以激光三维扫描装置完全可以实现在XYZ三维方向的微秒级快速扫描。
所述第一声光偏转器、第二声光偏转器、第三声光偏转器、第四声光偏转器是完全相同的，所述第一声光偏转器和第二声光偏转器为正交放置，所述第三声光偏转器和第四声光偏转器为平行放置，所述第四声光偏转器放置在显微物镜的后焦面上；所述第一透射光栅和第二透射光栅是完全相同的，所述第一透射光栅和第二透射光栅的间距为L，所述L需要满足如下公式：其中λ为真空中激光波长，c为真空中光速，d1为第一透射光栅的光栅常数，θd1为第一透射光栅的衍射角，GDDm为单个声光偏转器的群延时色散量；所述第三透射光栅的光栅常数d3需要满足如下公式：其中θd3为第三透射光栅的衍射角，fc为声光偏转器的中心频率，ν为声波在声光晶体中的传输速度；所述第三透射光栅的光栅线与X方向的夹角为45度。
飞秒激光凭借其脉冲持续时间短、单脉冲能量低、峰值功率高等众多优点，在显微成像、光存储和微加工等众多领域获得了广泛的应用。但飞秒激光的快速三维扫描技术仍然难以实现，从而制约了其进一步推广应用。目前的激光扫描技术主要存在两个方面的不足：(1)、尽管XY方向的二维扫描速度已经可以达到微秒量级，但Z方向的扫描速度仍停留在毫秒量级；(2)、现有的激光扫描技术主要针对的是连续激光光源，而不是飞秒激光等超短脉冲光源。
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优选的，所述激光为连续激光。
还提供一种使用上述激光三维扫描装置的激光三维扫描方法，包括：向第一声光偏转器和第二声光偏转器注入周期性声波；向第三声光偏转器和第四声光偏转器注入啁啾声波。
优选的，还包括通过编程控制向第一声光偏转器和第二声光偏转器注入周期性声波的频率。
优选的，还包括通过编程控制向第三声光偏转器和第四声光偏转器注入啁啾声波的频率啁啾量。
上述激光三维扫描装置通过采用四个声光偏转器实现三维扫描，因为现有的声光偏转器已完全可以达到微秒级的声光互作用时间，所以上述激光三维扫描装置完全可以实现在XYZ三维方向的微秒级快速扫描。配合三个透射光栅可以完全消除色散问题。
技术合作
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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