Chips Fotônicos Guiados por IA Moldam Luz de Banda Larga para Óptica Inteligente

No dia a dia, usamos vários sistemas complexos que dependem de grande número de parâmetros baseados em dinâmica caótica. Em fotônica, muitos sistemas se enquadram nesta categoria, incluindo fontes ópticas avançadas usadas em metrologia, ciência do laser e imagem biomédica.

O Que Exatamente Usaram Para Gerar Supercontinuum?

Neste trabalho, os pesquisadores demonstraram diversos padrões de pulsos ultracurtos que podem ser manipulados de forma controlada. Aproveitaram a estabilidade, compacidade e resolução sub-nanômetro fornecida por um sistema fotônico integrado para criar pulsos ópticos de femtossegundos.

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

Escalaram o espaço de parâmetros exponencialmente, o que resultou em mais de 10³⁶ combinações diferentes de padrões de pulsos possíveis. Para um número tão grande de combinações — maior que o total de planetas no universo — a equipe usou um método de aprendizado de máquina para analisar os resultados da manipulação da luz.

Pulsos separados por um picossegundo | Cortesia de Benjamin Wetzel

Com um algoritmo de IA apropriado, os pesquisadores conseguiram otimizar diferentes padrões de pulsos e alcançar os resultados desejados de Supercontinuum. Mediram a saída espectral e aplicaram um algoritmo genético para alterar as configurações do divisor de pulsos integrado a fim de melhorar a dinâmica de propagação não linear de fibra em direção a um critério particular de Supercontinuum, por exemplo, aumentando a intensidade espectral em certos comprimentos de onda.

Aplicações

A técnica permitiu aos pesquisadores obter experimentalmente 7 vezes mais densidade espectral de Supercontinuum que uma única excitação de pulso com a mesma potência. Tem potencial para fornecer controle temporal completo da geração de Supercontinuum. Os resultados fabulosos afetarão pesquisas aplicadas em vários campos.

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Especialmente, ajudará no desenvolvimento de outras estruturas ópticas inteligentes através de métodos de auto-otimização, incluindo amplificação de pulso, lasers autoajustáveis, pentes de frequência óptica e abordagens fundamentais de IA como redes neurais fotônicas.