我国科研团队在光学散射计量技术领域取得重要科研进展,创新融合相干傅里叶散射测量与深度学习算法,攻克了传统散射计量精度不足、检测速度慢、稳定性差等行业痛点,实现微纳光学结构参数高精度、高速、无损量化检测,相关研究成果成功发表于国际权威光学期刊《光学快报》(Optics Express),为高端精密制造、微纳光学检测领域提供了全新技术方案与设备支撑。
光学散射计量是精密光学检测的核心技术,主要通过解析光与物质相互作用的散射信号,精准反演被测对象的形貌、尺寸、折射率等关键参数,广泛应用于半导体光栅、微纳薄膜、精密光学元件、生物微观结构检测等领域。传统光学散射计量技术易受光源波动、环境噪声、多尺度光谱特征混杂等因素干扰,难以同时满足高精度、高速度、高稳定性的产业化检测需求,长期制约着高端微纳制造的精度升级与效率提升。
针对上述技术瓶颈,科研团队开展系统性技术攻关,构建了物理约束赋能的深度学习光学散射计量新框架。研究创新性引入参考光路抑制光源噪声与光路波动干扰,依托自适应感受野融合模块、自校准残差注意力模块,精准提取散射光谱多尺度细微特征;同时通过物理约束损失函数优化算法模型,有效规避纯数据驱动算法的预测偏差问题,大幅提升计量检测的可靠性与泛化能力,实现了光学散射计量技术的算法与系统双重突破。
多项实验测试数据表明,该全新光学散射计量系统综合性能达到国内先进水平。系统成功实现亚纳米级超高测量精度,检测拟合决定系数R²高于0.99,计量一致性与稳定性极佳;检测效率实现跨越式提升,单样本推理检测时间仅需9.07毫秒,可满足工业化高速批量检测需求。相较于传统检测技术,该方案无需复杂预处理、无接触无损检测,兼顾了精度、速度与实用性,完美适配精密光栅、各向异性薄膜、微结构光学器件等核心元器件的参数检测场景。
此次技术突破有效破解了微纳光学结构高精度快速计量的技术难题,弥补了我国高端光学散射精密检测装备的技术短板。该技术摆脱了传统检测对高端精密硬件的过度依赖,通过“光学物理机制+智能算法”的融合创新,大幅降低高精度计量的设备成本与技术门槛,兼具极强的科研价值与产业化前景。
据科研团队介绍,该技术可广泛应用于半导体微纳加工、高端光学元件制造、精密计量检测、新材料表征等关键工业领域,能够有效提升我国微纳精密制造的质量管控水平与国产化配套能力。下一步,团队将持续优化算法模型与系统集成方案,推进技术工程化、产业化落地,拓展生物微观成像、精密颗粒检测等多元化应用场景,助力我国高端精密光学检测领域自主可控发展。