随着人工智能技术的不断发展，激光工业制造的智能化已成为重要趋势。机器学习作为人工智能的主要技术之一，已经在相关领域得到了广泛应用，并促进该领域实现巨大突破，推动下一代激光微纳加工技术的发展。为此，本文综述了机器学习在激光微纳加工领域各工艺过程中的重要应用，包括激光微纳加工参数优化与工艺窗口预测、加工过程的实时监测与控制、加工结果的预测以及辅助物理机制的研究，总结并展望了当前已有的机器学习与激光微纳加工交叉方向的改进方案，以及未来可能出现的机器学习与激光微纳加工交叉技术的进一步应用。

随着大数据时代的来临，利用飞秒激光在透明硬质材料中写入数据形成永久光存储的技术成为高容量、长寿命冷数据的一种理想存储方案，具有广阔的应用前景。本文从飞秒激光永久光存储发展存在的问题出发，梳理了近20年来超快激光与透明硬质材料相互作用的机制，总结了飞秒激光诱导相变的类型和过程，展示了其在光存储方面的应用；同时，从写入速度和容量角度出发，介绍了最新的脉宽调制效应和热调制高重复频率直写技术，阐述了五维永久光存储目前面临的挑战以及可行的解决办法。

材料表面应力状态对材料的冲蚀磨损行为起着重要作用。本文利用有限元方法探讨了冲蚀角度、冲蚀速度、磨料粒径对微晶玻璃涂层冲蚀应力的影响, 利用常温冲蚀试验机对微晶玻璃涂层在不同冲蚀角度下的体积磨损率进行了测定。结果表明, 随冲蚀角度、冲蚀速度、磨料粒径增大, 涂层的冲蚀应力均逐渐增大。在相同的冲蚀角度和冲蚀速度条件下, 磨料粒径对涂层冲蚀应力的提升效果显著。微晶玻璃涂层冲蚀磨损率随冲蚀角度的增大而增加, 其变化规律与冲蚀应力变化趋势基本一致, 从而验证了有限元应力模拟的可靠性。

大部分基于卷积神经网络的双目立体匹配算法往往将双目图像对的像素级别特征作为匹配代价进行计算,缺乏将全局特征信息结合到立体匹配算法的能力,导致不适定区域(如弱纹理区域、反光表面、细长结构、视差不连续区域等)的匹配精度差,进而影响整体立体匹配精度。针对这个问题,提出一种基于多维特征融合(MDFF)的立体匹配算法,该算法主要由三个模块组成:残差开端(Inception-ResNet)模块、空间金字塔池化(SPP)模块和堆叠沙漏网络(SHN)模块。Inception-ResNet模块主要提取图像对局部特征信息;SPP模块主要提取图像对全局特征信息,构建匹配代价卷;SHN模块用来规则化匹配代价卷。在KITTI2012和KITTI2015数据集上进行验证,可得本文算法的三像素平均误匹配率为1.62%和1.78%,超过了国内外大部分先进算法;此外,本文提出的立体匹配算法在Apollo数据集和Middlebury数据集上也表现较好。

提出了一种基于高斯拉普拉斯(LoG)算子的加权引导图滤波立体匹配算法。采用加权绝对差与梯度相融合的方式计算匹配代价。利用基于LoG算子的引导图滤波进行代价聚合,使惩戒参数能够随图像中的不同纹理区域进行自适应调整。使用赢者通吃(WTA)策略计算视差,并采用二次插值法得到最终的视差图。对Middlebury平台中的图像进行测试,结果表明,所提算法的平均误匹配率为4.32%。该算法可以有效地兼顾图像的高纹理区域和低纹理区域,并降低了视差图的误匹配率。

选取光电倍增结构探测器, 在聚(3-己基噻吩)(P3HT)∶［6,6］-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)中掺入小比例碳60(C60)作电子陷阱, 研究了在陷阱辅助作用下引入阴极空穴隧穿注入产生光电倍增的机理以及C60浓度对器件光电性能的影响.当电子陷阱C60浓度为1.5 wt.%时, －0.5 V偏压下探测器在波长为455 nm、光功率为0.21 mW·cm－2光照下外量子效率为436.4%, 响应度为1.62 A·W－1, 比探测率为2.21×1013 Jones, 线性动态范围约为100 dB.光照下部分光生电子被活性层中的陷阱俘获, 特别是在靠近阴极Al处的电子积累, 将诱导阴极空穴隧穿注入, 结合利用体异质结探测器低工作电压的优势, 可大幅提高光电流, 从而获得低工作电压、高比探测率的探测器.

为实现有机光电探测器对三基色(红、绿、蓝)的全响应以及器件性能的改善, 研究了在聚(3-己基噻吩)(P3HT)∶［6,6］-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)活性层中, 掺入窄带隙材料(4,8-双-(2-乙基己氧基)-苯并［1,2-b: 4,5-b′］二噻吩)-(4-氟代噻并［3,4-b］噻吩)(PBDT-TT-F)实现光谱拓宽以及通过提高阳极修饰层电子注入势垒来降低暗电流, 改善探测器性能的方法, 研究了PBDT-TT-F掺杂浓度以及修饰层厚度对探测器光电学性能的影响规律.在此基础上, 获得了一个覆盖400~750 nm波长范围的探测器, 并且在低偏压－1 V下三基色的线性动态范围和比探测率分别达到了81、80、81 dB和2.7×1012、2.0×1012、2.6×1012 Jones.结果表明: 在保持原有二相体异质结薄膜的微观形貌和电学特性前提下, 掺入13 wt.%少量光谱拓宽材料可实现活性层的光谱拓宽.采用合适厚度的三氧化钼(MoO3)层替换原有的聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)阳极修饰层, 可使探测器的三基色线性动态范围和比探测率大幅提高.该研究为研发宽光谱高探测率三基色有机光电探测器提供了一种新思路.

为了实现陶瓷基体表面无钯化学镀镍, 以10g/L NiSO4·6H2O和45g/L NaH2PO2的混合溶液为活化液涂覆于基体表面, 利用激光扫描后使基体活化, 再进行化学镀镍。研究了激光功率、光斑直径以及扫描速率对镀层覆盖率的影响, 通过扫描电镜观察了粗化、活化以及施镀后的微观形貌, 并对活化及施镀后的基体表面进行了成分分析, 对镀层结合性、导电性以及可焊性进行了检测。结果表明, 当以激光功率为3W、光斑直径为2mm、扫描速率为5mm/s对基体进行扫描时, 基体表面生成一层平均直径为0.1μm的Ni微粒; 施镀后, 镀层覆盖率为100%; 镀层微观表面平滑、致密, 晶胞直径均在10μm以上; 镀层中P的质量分数为0.0771, 为非晶态结构, 具有良好的耐磨性和耐腐蚀性能; 镀层具有较强的结合性和良好的可焊性, 电阻率为7.67×10-5Ω·cm, 为良导体。该工艺成本低、无污染, 能实现陶瓷基体表面局部化学镀镍, 通过对激光的运动控制, 能够使基体表面沉积各种精细图形, 具有一定的实用价值。

为了实现低成本的精细电子线路快速成型, 以CuSO4和NaH2PO2混合溶液为活化液, 涂覆于基体表面形成活化层, 采用450nm蓝光激光对基体表面活化层进行扫描, 从而使基体活化, 并结合化学镀铜, 在激光扫描区域制备出了导电金属铜层。研究了CuSO4和NaH2PO2的质量浓度、扫描速率和涂覆次数对镀层成型效果的影响, 对活化后的基体进行了能谱分析, 通过扫描电镜对各阶段镀层相貌进行了表征, 并对镀层的结合性和导电性进行了检测。结果表明, 当CuSO4和NaH2PO2的质量浓度分别为10g/L和30g/L、扫描速率为320mm/s、涂覆次数为3次时, 镀层覆盖率为100%; 激光扫描后, 活化层中的Cu2+被还原为Cu微粒; 镀层线路微观结构均匀致密、轮廓清晰、边界整齐、结合性强, 表面电阻趋近于0Ω, 导电性良好。该工艺在一定程度上解决了激光诱导技术可操作性差以及贵金属涂布成本高的问题, 具有较高的实用价值, 在电子线路成型方面具有一定的应用前景。

自动光学检测系统采用周期性比较和逻辑运算的方法获取缺陷点的信息。但由于其最小周期比较Pitch存在小数,会造成比较对象的非正确选取。利用两点一线原理,可以构建一次线性方程使原来断点模拟成连续的点,达到无论比较距离是会否为整数,都能找到相对应的灰度值的效果。利用此方法可以提高异常点检出的准确度,同时会避免对产品产量、品质及成本的不利影响,具有重要意义。