OES封底 | 飞秒激光快速定制高性能增透窗口【中南大学段吉安教授团队】

针对上述挑战，中南大学段吉安教授、王聪教授、贾贤石副教授及其团队，联合北京理工大学、中国电子科技集团公司第十研究所的研究人员，提出了一种机器学习赋能的飞秒激光复刻成型技术，实现了高性能增透窗口的快速定制，该工作近期以“Femtosecond laser rapid customization of high-performance anti-reflection windows”为题发表在 Opto-Electronic Science 。

在该工作中，研究团队构建了一个嵌入材料吸收特性作为物理约束的机器学习模型。该模型实现了在材料本征吸收带内对超宽透射光谱的高精度预测（误差<2%），成功克服了传统数值模拟在此类波段失效的难题。通过将训练好的模型作为智能代理，团队将原本昂贵且耗时的物理试错过程，转变为高效的虚拟筛选与迭代，实现了从多维度飞秒激光参数到最终光学性能的毫秒级映射与逆向优化（图1）。

图1 飞秒激光快速定制化制造高性能增透窗口的示意图

研究团队成功研制了高性能增透蓝宝石窗口作为概念验证。测试结果表明，该窗口在3.3~6.0 μm的宽光谱范围内实现了优异的增透效果，在4.2 μm波长处峰值透射率高达~96.8%，同时兼具出色的广角特性、机械耐磨性和高质量成像能力，展现出在极端复杂环境下服役的巨大潜力（图2）。该工作所展现的“机器学习-激光制造”深度融合的智能加工模式，实现了从“经验驱动”到“数据驱动”的范式转变，为高性能增透窗口的快速定制提供了全新的技术方案，有望推动新一代红外探测系统、红外成像及其光电器件的革新与发展。

图2 蓝宝石增透窗口的光学性能和机械性能表征

【基金支持】该工作得到了国家重点研发计划项目（2023YFB4605500）、基础科研计划重大项目（JCKY2024210A001）以及国家自然科学基金项目（52105498）等项目的支持。