Лазерный мир

Кановский А.Ю., Новосибирский Государственный университет // 100 №6 2021 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2021»

Последние годы наблюдается быстрый рост и развитие области «умной» фотоники, где алгоритмы машинного обучения внедряются в оптические системы с целью увеличения их производительности и расширения функциональности [1].

Данный доклад посвящен обзору работ по применению алгоритмов машинного обучения в волоконных лазерах с синхронизацией мод резонатора — источников сверхкоротких импульсов (Рис.1). Несмотря на достижения последних десятилетий, разработка волоконных лазеров до сих пор остается сложной научной и инженерной задачей. Основные причины этого — внутренняя нелинейность элементов, образующих резонатор волоконного лазера, и результирующая нетривиальная пространственно-временная динамика поля из-за взаимодействия между ключевыми физическими эффектам. Алгоритмы машинного обучения показали свою высокую эффективность при работе со сложными нелинейными системами высокой размерности, поэтому имеют особый потенциал в области волоконных лазеров.

В частности, на примере волоконного лазера с усиливающим нелинейным петлевым зеркалом будет рассмотрено применение ряда алгоритмов машинного обучения (Рис.2). Например, стохастические алгоритмы оптимизации позволяют проектировать лазерный резонатор и управлять параметрами его импульсных режимов. Применение метода роя частиц позволяет производить поиск параметров элементов лазерного резонатора, обеспечивающий генерацию импульсного режима с заранее заданными спектральными-временными характеристиками. Широкая перестройка параметров импульсного излучения возможна и в фиксированном лазерном резонаторе под управлением мощностью оптической накачки активных волокон эволюционным алгоритмом [2].

Наконец, в докладе рассматривается возможность применения алгоритмов машинного обучения для создания системы обратной связи для волоконных лазеров. Объединив методы машинного обучения и дисперсионное Фурье преобразование импульсного излучения, демонстрируется возможность определения временной длительности лазерных импульсов пикосекундного масштаба с помощью наносекундного фотодетектора [3].

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект 17-72-30006).

Полное содержание на https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-algoritmov-mashinnogo-obucheniya-v-volokonnyh-lazerah-s-sinhronizatsiey-mod-rezonatora/viewer