深度学习赋能新突破光学散射计量技术实现亚纳米级高精度检测

中国科学院上海光学精密机械研究所科研团队在光学散射计量技术领域取得关键性研究进展，创新融合光学散射检测原理与深度学习算法，研发出高性能双光束光学散射计量系统，攻克了传统微结构检测精度不足、稳定性弱、检测效率低等技术瓶颈，为微纳光学器件精密检测、高端光学制造领域提供了全新技术方案。相关研究成果已成功发表于国际权威光学期刊《光学快报》，获得行业学界广泛关注。

光学散射计量是微纳尺度精密测量的核心技术之一，凭借无损、非接触、适用性广的优势，广泛应用于光栅器件加工、微纳结构表征、精密光学制造等关键领域。传统光学散射计量技术易受光源波动、环境干扰、微结构复杂散射信号耦合等因素影响，存在测量精度有限、算法拟合可靠性不足、批量检测效率偏低等问题，难以满足高端光学器件国产化、高精度化、规模化的生产检测需求，长期制约着微纳光学制造精度的进一步提升。

针对行业技术痛点，研究团队从硬件架构优化与智能算法迭代双维度开展技术攻关。硬件层面，团队自主搭建双光束光学散射计量系统，创新性增设参考光路结构，可有效抵消光源波动、光路噪声带来的测量误差，大幅提升光学散射信号采集的稳定性、一致性与抗干扰能力，构建起高精度、高稳定的光学检测硬件基础。

算法层面，研究团队摒弃传统线性拟合、单一特征提取模式，提出自适应自校准物理约束卷积神经网络模型。该模型通过自适应感受野融合模块、自校准残差注意力模块，精准提取多尺度光学散射光谱特征，同时引入物理约束损失机制，将光学散射物理规律融入算法迭代过程，有效规避纯数据驱动算法的预测偏差问题，显著提升微结构参数反演预测的可靠性与精准度。

多项对比实验数据验证，该全新光学散射计量技术体系实现亚纳米级超高测量精度，测量结果拟合决定系数R²高于0.99，检测精度与稳定性达到国际先进水平。同时，技术具备极速检测优势，单样本参数推理检测时间仅需9.07毫秒，可适配工业场景下的高速批量检测需求，完美兼顾高精度、高速度、无损检测三大核心优势。

此次技术突破有效解决了传统微纳光栅、精密光学微结构参数检测的技术难题，突破了高精度无损检测的技术壁垒，可为衍射光栅、微纳光学薄膜、精密光刻结构等核心光学元器件的研发、生产与质检提供核心技术支撑。在高端光学装备、半导体微纳加工、精密光电传感等关键领域具备极高的产业化应用价值，对推动我国精密光学计量技术自主可控、提升高端光学制造产业核心竞争力具有重要意义。

据科研团队介绍，后续将持续优化技术体系，进一步拓展光学散射计量技术的应用场景，针对多层复杂微结构、超大尺寸光学器件的检测需求开展迭代研发，推动该技术从实验室成果加速走向规模化工业落地，助力我国精密光学计量领域高质量发展。