一种太赫兹近场系统激光光路的调整方法与流程

一种太赫兹近场系统激光光路的调整方法，属于太赫兹近场系统成像领域，具体涉及太赫兹近场系统矩形悬臂探针位移控制。

背景技术：

1、太赫兹近场成像系统是基于近场扫描显微镜系统，由太赫兹源、太赫兹光路、抛物面镜、探针平台等组成。太赫兹波由太赫兹源发出，经过太赫兹光路，到达抛物面镜聚焦到近场扫描显微镜中的探针平台上，样品在探针平台的下方，探针反射的太赫兹波携带样品的近场信息经抛物面镜返回到太赫兹光路，到达近场扫描显微镜的信号处理系统中，实现太赫兹近场的高分辨率的成像功能。其成像精度一般为纳米级精度，几十纳米甚至可以到几纳米的精度。

2、太赫兹近场系统中的表面成像原理为检测悬臂探针的微小位移控制，采用激光照射悬臂的尖端，光斑位置探测器即四象限探测器就可检测出探针悬臂的偏转。通过电子学反馈系统使弯曲量保持一定，即控制扫描管z 轴使作用于探针针尖与样品间的力保持一定。在扫描的同时，通过记录反馈信号就可以得到样品表面的形貌。其中激光器发出的激光经探针悬臂反射到光斑位置探测器也是成像的第一步，需要进行激光光路调整。太赫兹近场系统采用的探针悬臂一般为矩形，宽度为50微米量级，长度在200微米量级，探针尖端的结构小，需要在光学显微镜下观察探针悬臂背部的红色的激光光斑的光强最大点，使激光光斑的光强最大点移动到探针的尖端。但是经常会出现探针的背部不均匀、反射、材料等原因，在显微镜下很难清晰的观察到探针悬臂上的激光光斑。出现这种情况，目前采取的方法为先将激光光斑调整到探针根部的2毫米宽度基底上，肉眼观察激光反射到光斑探测器，再将激光光斑移动到探针悬臂上，不能直接有效观察，由光斑探测器的数值和控制软件中激光光斑窗口中红点位置判断。但存在一定的不准确性，当激光未经过探针悬臂反射，经过别的位置反射也有可能实现，探针工作时直接导致探针损坏。由于不能直接有效观察，需要有一定的经验和耐性，这样使激光光路的调整工作变的非常复杂和缓慢。

技术实现思路

1、本
技术实现要素：
是利用阴影放大投影法，可以直接观察判断激光光斑在探针悬臂的位置，使激光光路调整具有快速、操作方便的特点。

2、为解决显微镜不能清晰观察到探针悬臂激光光斑，激光光路调整复杂、缓慢、不准确性问题，本发明在激光光路调整中，针对激光光斑在探针悬臂难以在显微镜直接观察下问题，利用阴影放大投影法，在探针下端5厘米以上位置平面上，观察光斑的放大阴影，使探针尖端的阴影位于激光光斑的中间位置，直接观察判断激光光斑在探针悬臂的位置。

3、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：先调解激光器发出的激光到探针附近，调整激光器的位置旋钮，在光学显微镜下观察使激光位于探针的根部2毫米宽度基底上，调整激光器旋钮，使基底上光斑位于探针的根部中心。再调整旋钮使激光向探针悬臂移动，在投影放大法下观察激光光斑，在探针下端5厘米以上位置平面上，观察光斑的放大阴影，调整激光器旋钮使探针尖端的阴影位于激光光斑的中间位置，可明显观察。再调整光斑探测器的位置旋钮，观察光斑探测器的数值和控制软件中激光光斑窗口中红点位置，使光斑探测器数值最大，激光光斑窗口红点位置位于中心，这样激光光斑最大并处于光斑探测器中间位置，激光光路调整完成。

4、本发明的具体技术方案如下：

5、一种太赫兹近场系统激光光路的调整方法，利用阴影放大投影法，能够直接观察判断激光光斑在探针悬臂的位置，快速对激光光路进行调整，所述方法包括以下步骤：

6、步骤一，调整激光器位置对发射的激光进行粗调；

7、步骤二，调整激光器位置发射的激光的进行精调；

8、步骤三，利用光斑位置检测器对接收的激光进行调整。

9、本发明具有以下有益技术效果：

10、本发明的优点是可快速准确对激光光路进行调整，解决显微镜不能清晰观察到探针悬臂激光光斑，激光光路调整复杂、缓慢、不准确性的难题，调整时间一般为十几分钟，最快可以在2-3分钟。本操作方法具有快速、操作方便的特点。

技术特征：

1.一种太赫兹近场系统激光光路的调整方法，利用阴影放大投影法，能够直接观察判断激光光斑在探针悬臂的位置，快速对激光光路进行调整，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种太赫兹近场系统激光光路的调整方法，其特征在于，步骤一的具体实现方法为，肉眼观察激光器发出的激光到探针附近，调整激光器的位置调解旋钮，光学显微镜下观察使激光位于探针的根部2毫米宽度的基底上。

3.根据权利要求2所述的一种太赫兹近场系统激光光路的调整方法，其特征在于，步骤二的具体实现方法为，在30-50倍投影放大的情况下观察激光光斑，微调激光器的位置调解旋钮，激光光斑在探针附近时向探针方向移动激光光斑，使得探针遮挡的激光光斑阴影部分位于激光光斑的中心位置。

4.根据权利要求1所述的一种太赫兹近场系统激光光路的调整方法，其特征在于，步骤三的具体实现方法为，肉眼观察探针反射的激光到达光斑位置检测器，并观察，使光斑探测器数值sum值最大，激光光斑窗口红点位置位于窗口中心。

技术总结
一种太赫兹近场系统激光光路的调整方法，属于太赫兹近场成像领域，主要解决光学显微镜不能清晰观察到探针悬臂激光光斑，激光光路调整复杂、缓慢、不准确性问题，采用调整激光器位置对发射的激光进行粗调、调整激光器位置对发射的激光进行精调以及利用光斑位置检测器对接收的激光进行调整的三步法，利用阴影放大投影法，可以直接有效观察判断激光光斑在探针悬臂的位置，快速调解激光光路。本调整方法具有快速、操作方便的特点。

技术研发人员：张文丙,彭承尧,江凤婷,余振春
受保护的技术使用者：合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21