Chip Fotonik Berbasis AI Bentuk Spektrum Lebar untuk Optik Cerdas
- Peneliti menggunakan chip fotonik dan algoritma AI untuk mengonfigurasi properti sumber cahaya lebar spektrum.
- Teknologi ini akan membantu dalam pengembangan berbagai sistem optik cerdas melalui metode optimasi sendiri.
Dalam kehidupan sehari-hari, kita menggunakan beberapa sistem kompleks yang bergantung pada sejumlah besar parameter berdasarkan dinamika kaos. Dalam fotonik, banyak sistem termasuk kategori ini, termasuk sumber optik canggih yang digunakan dalam metrologi, ilmu laser, dan citra biomedis.
Untuk membuat teknik-semacam ini lebih baik dan mengontrol properti cahaya secara efektif, perlu untuk terus mendorong batas metodologi fotonik. Selama beberapa tahun terakhir, ilmuwan di seluruh dunia telah mencoba untuk menghasilkan Supercontinuum – spektrum lebar yang dibuat oleh pulsa optik yang merambat di bawah efek gabungan pencaran, dispersi, dan nonlinieritas.
Pengembangan pulsa laser yang sangat pendek dan intens – yang mengarah pada Nobel Fisika tahun 2018 – bersama dengan teknik untuk membatasi dan memandu propagasi cahaya secara spasial memberikan arsitektur optik yang sangat kuat.
Baru-baru ini, tim peneliti di Institut National de la Recherche Scientifique, Kanada, berhasil menghasilkan dan memanipulasi pola pulsa intens sangat pendek untuk menghasilkan Supercontinuum. Mereka menggunakan struktur fotonik terintegrasi untuk membuat rimpelan pulsa optik femtosekon yang dapat dikonfigurasi ulang.
Apa Tepat yang Digunakan Untuk Menghasilkan Supercontinuum?
Dalam pekerjaan ini, peneliti telah mendemonstrasikan berbagai pola pulsa sangat pendek yang dapat dimanipulasi dengan cara yang terkontrol. Mereka memanfaatkan stabilitas, kepadatan, dan resolusi sub-nanometer yang disediakan oleh sistem fotonik terintegrasi untuk membuat pulsa optik femtosekon.
Referensi: Nature Communications | doi:10.1038/s41467-018-07141-w | INRS
Mereka Diskalakan ruang parameter secara eksponensial, yang menghasilkan lebih dari 1036 kombinasi berbeda dari pola pulsa yang mungkin. Untuk sejumlah kombinasi yang begitu besar — lebih besar dari total jumlah planet di alam semesta — tim menggunakan metode machine learning untuk menganalisis hasil manipulasi cahaya.
Pulsa yang dipisahkan oleh satu pikosekon | Kredit: Benjamin Wetzel
Dengan algoritma AI yang tepat, peneliti mampu mengoptimalkan berbagai pola pulsa dan mencapai hasil Supercontinuum yang diinginkan. Mereka mengukur output spektral dan menerapkan algoritma genetika untuk mengubah konfigurasi pemisah pulsa terintegrasi guna meningkatkan dinamika propagasi serat nonlinier menuju kriteria Supercontinuum tertentu, misalnya, meningkatkan intensitas spektral pada panjang gelombang tertentu.
Aplikasi
Teknik ini memungkinkan peneliti untuk secara eksperimental mendapatkan 7 kali lebih banyak kepadatan spektral Supercontinuum daripada eksitasi pulsa tunggal dengan daya yang sama. Ia memiliki potensi untuk memberikan kontrol temporal yang lengkap atas pembentukan Supercontinuum. Hasil luar biasa ini akan mempengaruhi penelitian terapan di berbagai bidang.
Baca: Teknologi Laser yang Ada Cukup Kuat untuk Menarik Alien 20.000 Tahun Cahaya Jauh
Terutama, ini akan membantu dalam mengembangkan struktur optik cerdas lainnya melalui metode optimasi sendiri, termasuk amplifikasi pulsa, laser yang menyesuaikan diri, frekuensi comb optik, dan pendekatan AI fundamental seperti jaringan saraf fotonik.
