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AI驱动光子芯片塑造宽带光实现智能光学

日常生活中我们使用多依赖混沌动力学大量参数的复杂系统。光子学中许多系统属此类,含用于计量、激光科学、生物医学成像的先进光源。

为改进此类技术有效控制光特性,需不断推进光子方法极限。过去几年全球科学家致力生成超连续谱——光脉冲在散射、色散、非线性综合效应下传播产生的宽带谱。

超短强激光脉冲发展(获2018诺贝尔物理学奖)与空间限制引导光传播技术结合,催生极强光学架构。

加拿大国家科学研究院 (INRS) 研究团队近期成功生成操控强超短脉冲模式产生超连续谱。利用集成光子结构创建可重构飞秒光脉冲串。

究竟用什么生成超连续谱?

本工作演示多种可受控操控超短脉冲模式。利用集成光子系统提供稳定性、紧凑性、亚纳米分辨率创建飞秒光脉冲。

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

指数级扩展参数空间,产生超10³⁶种可能脉冲模式组合。面对比宇宙行星总数更大组合数,团队用机器学习方法分析光操控结果。

间隔1皮秒脉冲 | 来源:Benjamin Wetzel

配合适当AI算法,研究人员优化不同脉冲模式实现所需超连续谱结果。测量光谱输出应用遗传算法修改集成脉冲分割器配置,增强非线性光纤传播动力学朝特定超连续谱准则演化,如增加特定波长光谱强度。

应用

技术使研究人员实验获得比单脉冲激发同功率下7倍超连续谱谱密度。有潜力提供超连续谱生成完整时间控制。卓越成果将影响各领域应用研究。

延伸阅读:现有激光技术足以吸引2万光年外外星人

特别是将助力通过自我优化方法开发其他智能光学结构,含脉冲放大、自调节激光、光频梳、光子神经网络等基础AI方法。


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