张瑶 张云波 陈立‡

1) (山西大学理论物理研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 太原 030006)

2) (浙江理工大学物理系, 浙江省光场调控重点实验室, 杭州 310018)

在基于激光技术的现代光学实验和光学应用中, 光学元器件表面的微杂质和微缺陷是影响光学系统精密程度的主要因素之一, 因而光学表面杂质和缺陷的定位检测是一个重要的问题.本文提出利用深度神经网络来辅助光学杂质检测的理论方案.模拟了一束探测激光脉冲照射到具有单个微小杂质的光学表面时, 反射信号和透射信号中所携带杂质的位置信息可被一个深度卷积神经网络学习并定位.此外, 通过改变杂质大小、折射率等属性生成了一系列泛化数据集, 并讨论了神经网络在泛化数据集上的表现.泛化结果表明, 神经网络对杂质位置的预测能力具有较高的鲁棒性.最后, 还对比了卷积神经网络和全连接神经网络这两种不同架构网络的学习能力.

精密的光学元器件是现代光学实验和激光应用中不可或缺的组成部分, 例如光学晶体、分光镜、光学玻片等广泛应用于量子光学以及基于光子的量子计算[1-3]、量子通信实验中[4-6]; 在日常生活中, 小到手机镜头、液晶屏幕, 大到卫星导航, 激光定位都离不开光学薄膜等光学器件.然而, 精密光学器件的表面往往是最重要但又最容易受到损伤的地方.已有大量的研究表明, 光学表面的杂质和缺陷不但会大大影响……