Uso de IA para controlar las propiedades de la luz | Generación de supercontinuo

• Los investigadores utilizaron un chip fotónico y un algoritmo de inteligencia artificial para configurar las propiedades de las fuentes de luz de banda ancha.
• La tecnología ayudará en el desarrollo de varios sistemas ópticos inteligentes a través de métodos de autooptimización.

En nuestra vida cotidiana, utilizamos varios sistemas complejos que se basan en una gran cantidad de parámetros basados ​​en dinámicas caóticas. En fotónica, muchos sistemas se incluyen en esta categoría, incluidas las fuentes ópticas avanzadas que se utilizan en metrología, ciencia láser e imágenes biomédicas.

Para mejorar estas técnicas y controlar las propiedades de la luz de forma eficaz, es necesario seguir empujando los límites de las metodologías fotónicas. Durante los últimos pares de años, científicos de todo el mundo han intentado generar Supercontinuum, un espectro de banda ancha creado por un pulso óptico que se propaga bajo un efecto combinado de dispersión, dispersión y no linealidades.

El desarrollo de pulsos láser ultracortos e intensos, que llevaron al Premio Nobel de Física 2018, junto con técnicas de confinamiento espacial y guiado de la propagación de la luz dio lugar a arquitecturas ópticas extremadamente poderosas.

Recientemente, un equipo de investigación del Institut National de la Recherche Scientifique, Canadá, generó y manipuló con éxito patrones de pulso ultracorto intenso para generar Supercontinuum. Utilizaron estructuras fotónicas integradas para crear racimos reconfigurables de pulsos ópticos de femtosegundos.

¿Qué utilizaron exactamente para generar supercontinuo?

En este trabajo, los investigadores han demostrado diversos patrones de pulsos ultracortos que pueden manipularse de forma controlada. Aprovecharon la estabilidad, la compacidad y la resolución subnanométrica proporcionada por un sistema fotónico integrado para crear pulsos ópticos de femtosegundos.

Referencia:Nature Communications | doi:10.1038 / s41467-018-07141-w | INRS

Escalaron el espacio de parámetros de manera exponencial, lo que arrojó más de 10 ³⁶ diferentes combinaciones de posibles patrones de pulso. Para una cantidad tan grande de combinaciones, más grande que la cantidad total de planetas en el universo, el equipo utilizó un método de aprendizaje automático para analizar los resultados de la manipulación de la luz.

Pulsos separados por un picosegundo | Cortesía de Benjamin Wetzel

Con un algoritmo de IA apropiado, los investigadores pudieron optimizar diferentes patrones de pulsos y lograr los resultados de Supercontinuum deseados. Midieron la salida espectral y aplicaron un algoritmo genético para alterar las configuraciones del divisor de pulso integrado con el fin de mejorar la dinámica de la propagación de fibra no lineal hacia un criterio de Supercontinuo particular, por ejemplo, aumentando la intensidad espectral en ciertas longitudes de onda.

Aplicaciones

La técnica permitió a los investigadores obtener experimentalmente 7 veces más densidad espectral de supercontinuo que una excitación de un solo pulso con la misma potencia. Tiene el potencial de proporcionar un control temporal completo de la generación de Supercontinuum. Los fabulosos resultados afectarán la investigación aplicada en varios campos.

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Especialmente, ayudará a desarrollar otras estructuras ópticas inteligentes a través de métodos de autooptimización, incluida la amplificación de pulsos, láseres autoajustables, peines de frecuencia óptica y enfoques fundamentales de inteligencia artificial como las redes neuronales fotónicas.