Computergestützte Bildgebung ermöglicht die Lasermaterialbearbeitung mit Snapshot-Kompressionsmikroskopie

Ein Forscherteam hat ein neuartiges computergestütztes Bildgebungssystem entwickelt, das die Herausforderungen der Echtzeitüberwachung bei der ultraschnellen Lasermaterialbearbeitung bewältigen soll. Das neue System, bekannt als Dual-Path Snapshot Compressive Microscopy (DP-SCM), stellt einen bedeutenden Fortschritt auf diesem Gebiet dar und bietet beispiellose Möglichkeiten für Hochgeschwindigkeits-Bildgebung mit hoher Auflösung. Das Team wurde von Yuan Xin von der Westlake University und Shi Liping von der Xidian University geleitet.

Das Papier ist veröffentlicht im Journal Licht: Fortschrittliche Fertigung.

Herkömmliche Mikroskopietechniken können die Anforderungen an die Echtzeitüberwachung bei der Laserbearbeitung aufgrund ihrer begrenzten Bildgebungsgeschwindigkeit, ihres eingeschränkten Sichtfelds und ihrer unzureichenden Auflösung oft nicht erfüllen. Diese Einschränkungen, gepaart mit der enormen Datenmenge, die bei der Hochgeschwindigkeitsbildgebung erzeugt wird, haben eine präzise Überwachung in dynamischen, sich schnell ändernden Szenarien erschwert.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, verwendet das DP-SCM-System ein optisches Dual-Path-Design, das sowohl hochauflösende als auch Weitwinkel-Bildgebungsfunktionen integriert. Jeder optische Pfad verwendet eine Snapshot-Compressive-Imaging-Technologie, wodurch der Engpass zwischen Bildgebungsgeschwindigkeit und Datenspeicherung effektiv überwunden wird. Dieser innovative Ansatz ermöglicht es dem System, hochauflösende Bilder über ein großes Sichtfeld bei beispielloser Geschwindigkeit aufzunehmen.

Das DP-SCM-System enthält außerdem fortschrittliche Deep-Learning-Algorithmen zur Bildrekonstruktion, die die dynamische Beobachtung von Mikro- und Nanostrukturen während ihrer Entwicklung im Laufe der Zeit ermöglichen. In experimentellen Anwendungen überwachte das System erfolgreich die Lasermaterialbearbeitung und das Wachstum von Nanogittern und lieferte wichtige Einblicke in die Mechanismen, die der Bildung neuer Materialien zugrunde liegen.