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激光在現(xiàn)代世界中的應用異常廣泛。其中一個特別重要的領域是制造業(yè)，原因是激光器的操作精度遠遠高于同等物理工具。然而，這種精度水平在理論上還可以更高，從而產生新一代尚未想象的技術。不過，還有一些障礙需要克服。提高激光精度的一個重要方法是，如果有更好的手段來獲得激光與材料互動的反饋。這樣一來，生產型激光器的切割和蝕刻動作就會有更大的控制力和更少的不確定性。這個問題直到現(xiàn)在才被證明是出奇的難以解決。

要測量激光器切割到表面多遠，往往需要進行幾十或幾百次深度讀數(shù)。這對于基于激光的快速、自動化生產系統(tǒng)來說是一個實質性的障礙。因此，東京大學物理系的Junji Yumoto教授設計了一種新的方法來確定和預測激光脈沖產生的孔的深度，基于一次觀測而不是幾十次或幾百次。這一發(fā)現(xiàn)是提高激光加工可控性的重要一步。

Yumoto和他的團隊想知道如何利用盡可能少的信息量來確定激光孔的深度。這促使他們研究被稱為激光脈沖的通量，即脈沖在給定區(qū)域內提供的光能。直到最近，還需要昂貴的成像設備來觀察這種通量，而這通常缺乏足夠的分辨率。但由于電子和光學其他領域的發(fā)展，一個相對簡單的樹莓派2相機2被證明足以勝任這項工作。

當他們的測試激光設備在藍寶石上打出一個孔時，相機直接記錄了激光脈沖的通量分布。然后用激光顯微鏡測量孔的形狀。通過將這兩個結果疊加起來，并使用一些現(xiàn)代的數(shù)值方法，該團隊產生了一個龐大而可靠的數(shù)據集，可以準確地告訴你通量和孔深之間的關系，相當于從一次測量中提取約25萬個數(shù)據點，這種新方法可以有效地為機器學習和新的數(shù)值模擬方法提供大數(shù)據，提高制造業(yè)激光加工的精度和可控性。