在激光制造中，適應不平坦或不斷變化的表面?zhèn)鹘y上是勞動密集型的，涉及復雜的聚焦映射過程或異位表征。這通常會導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已經發(fā)展起來。然而，大多數自動聚焦技術仍然需要電動載物臺的機械運動。光束傳播軸上的機械運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的過程。此外，它需要反饋、控制和傳感方法來確定光學焦點位置。

最新發(fā)表在《光：科學與應用》雜志上的一篇論文中，由美國普林斯頓大學機械與航空航天工程系克雷格·B·阿諾德教授領導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整光學系統的焦距。他們采用了軸向變焦光學元件，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械運動的延遲。

用于自動對焦的動態(tài) z 掃描工作原理圖示。

該團隊創(chuàng)新性地使用動態(tài)z掃描同時進行檢測和移動，而無需任何機械軸向移動。表面檢測、焦點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，或幾微秒內，明顯快于任何基于機械的重新聚焦系統與次級表面位置傳感元件的組合。

該團隊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，其反射的時間響應與表面位置有關�！�