雷射與光學系統的微調向來是一項極具挑戰性的精密工藝。傳統上，鏡片只要發生微米等級的位移，整個系統便會停止運轉，因此必須仰賴技術人員進行頻繁且繁複的覆核與手動校準。
為了突破這項瓶頸，捷克利貝雷茨理工大學奈米材料、先進技術與創新研究所（CXI TUL）的科研團隊正積極開發具備高度自主性的雷射系統。該系統能在無需人工介入的情況下，精準因應需求自動調整，甚至能透過「聲音頻譜」即時判斷製程是否正常運作。這項隸屬「LasApp」專案的研究成果，未來將廣泛應用於太空探索與高精度工業製造。
雷射失準的成因與微米級自動校準
雷射系統的核心為共振腔（Laser Cavity），也就是雷射光束產生、多次反射並被放大的區域。在此結構中，反射鏡必須維持微米等級的絕對精準度。然而，長期運作下的溫度波動與機械振動，極易導致光路失準。
為了解決此問題，CXI TUL 團隊測試了一套創新系統，利用壓電馬達（Piezoelectric Motors）——這是一種極小且具備極高精確度的致動器——來動態調整鏡片位置。系統透過高靈敏度感測器持續追蹤光束軌跡，一旦偵測到偏離預定位置，便會自動觸發回饋機制進行校正。
精度表現： 目前系統的校準精度已達十分之一微米等級（作為對照，人類髮絲的直徑約為 70 微米）。
導入機器學習，實現最佳化光路導航
僅僅辨識出誤差並不足夠，如何以最少移動次數、最快速度將系統導回正確位置才是關鍵。因此，研究團隊導入了機器學習方法，訓練演算法以最有效率的路徑引導反射鏡歸位。
技術里程碑： 目標是將雷射光束精準導引至感測器正中央，誤差控制在 3 微米以下。2026 年 5 月，實驗室導入了一款全新的紅外線觀測設備（IR Viewer），能夠直接觀察系統內部的紅外線光跡，進一步提升光路設定的精確度，並為後續的實地測試奠定基礎。
應用價值： 在無法派遣技術人員進行維修的極端環境（例如深空探測任務）中，雷射具備自我修復與校準的能力至關重要。
以聲學特徵實現製程品質的即時監控
除了太空應用外，該研究的另一核心方向為工業製造領域，特別是應用於航太與汽車零組件表面處理的雷射噴丸技術（Laser Peening）。
聲學特徵分析： 每個雷射脈衝都會產生獨特的聲音特徵（Sound Signature）。當製程運作正常時，其聲學訊號與發生異常時截然不同。
大數據與模型建立： 研究團隊收集並分析了大量的短期音訊錄音，開發出專屬應用程式，能同時在「時域」與「頻域」中顯示並比較訊號。
模型準確率： 透過分析超過 21,000 筆錄音資料，團隊運用常見於分類任務的機器學習工具 XGBoost 建立預測模型，成功區分正常脈衝與異常脈衝。
實際成效： 模型的辨識準確率高達 93%。這意味著系統僅憑製程產生的聲音，即能即時檢測生產品質，免去傳統上必須將每件成品放置於顯微鏡下人工檢驗的繁複程序。
跨機構協同合作：邁向智慧製造與未來太空任務
上述研究皆屬於 LasApp 專案的一部分，該專案整合了捷克科學院（Academy of Sciences of the Czech Republic）頂尖雷達中心與國內各大研究機構。參與單位包含：捷克科學院光子學與電子學研究所（專案統籌）、捷克科學院物理研究所 － HiLASE 中心、查理大學理學院 － BIOCEV 中心、捷克科學院儀器研究所、利貝雷茨理工大學奈米材料、先進技術與創新研究所（CXI TUL）、捷克科學院電漿物理研究所 － TOPTEC 中心等，結合六大機構的資源，LasApp 專案的核心目標在於將雷達技術推進至智慧製造與未來太空任務的應用範疇。
這項研究完美融合了光學、自動化、人工智慧與製造製程診斷，未來當系統發生異常時，再也不需要派遣技術人員深入設備內部進行高風險檢修，透過 CXI TUL 的前瞻研究，能有效在問題擴大前預先防範，確保系統穩定運行。
*新聞來源：Independent information about science and research
