Лазерный мир

Используя технологии машинного обучения и методы интеграции фотонных чипов, исследователи INRS (Канада) совместно с коллегами из Университета Сассекса (Великобритания) научились настраивать свойства широкополосных источников света. Так называемый «суперконтинуум» — источник, лежащий в основе новых технологий обработки изображений, предлагается исследователями в качестве научного подхода. Этот источник позволит глубже понять основные аспекты взаимодействия света и сверхбыстрых нелинейных оптических элементов.

Интенсивные взаимодействия свет-вещество

На базе лаборатории INRS специалистам удалось создать интенсивные ультракороткие импульсы и научиться манипулировать ими в рамках широкополосного оптического спектра. Стоит подчеркнуть — развитие лазерных источников интенсивных и сверхкоротких лазерных импульсов отметилось в 2018 году Нобелевской премией по физике.

Наряду с путями пространственного ограничения и распространения света (оптическое волокно и волноводы), появились оптические архитектуры с огромной мощностью. При помощи этих новых систем открываются обширные возможности. Например, генерация суперконтинуума (расширенный спектр света) интенсивными взаимодействиями свет-вещество.

Такие мощные и сложные оптические системы, а также связанные с ними процессы, в настоящее время составляют строительные блоки широко распространенных приложений, охватывающих:

1. Лазерную науку и метрологию.

2. Современную методику восприятия и биомедицинскую визуализацию.

Чтобы поддерживать продвижение этих технологий, необходима более тонкая адаптация свойств света. Поэтому, благодаря отмеченной выше работе, международная исследовательская группа представляет практическое и масштабируемое решение по исключению ограничений в продвижении.

Учёными группы продемонстрирован пример, как различные шаблоны фемтосекундных оптических импульсов могут быть подготовлены и разумно применимы. Специалисты воспользовались:

* компактностью,
* стабильностью,
* суб-нанометровым разрешением,

интегрированных фотонных структур для создания реконфигурируемых пучков сверхкоротких оптических импульсов. Экспоненциальное масштабирование полученного пространства параметров дает более 1036 различных конфигураций достижимых шаблонов импульсов, больше, чем число звезд Вселенной.

Техника машинного обучения

Обладая таким большим количеством комбинаций под загрузку оптической системы, чувствительной к начальным условиям, учёные обратились к технике машинного обучения, чтобы вычислить исход манипуляции светом. В частности, показали, что контроль и настройка выходного света действительно эффективны при совместном использовании системы и подходящего алгоритма.

Результаты окажут влияние на фундаментальные и прикладные исследования целого ряда областей, поскольку значительная часть современных оптических систем основана на тех же физических и нелинейных эффектах, что лежат в основе создания суперконтинуума.

Таким образом, ожидается, что работа международной исследовательской группы продвинет развитие других интеллектуальных оптических систем. В том числе:

* управление оптическими гребенками частоты,
* самонастраивающиеся лазеры,
* обработка и усиление импульсов,

а также внедрение более фундаментальных подходов машинного обучения, таких как фотонные нейронные сетевые системы.

Источник: http://zetsila.ru/