Usando aprendizaje automático y un chip fotónico integrado, Los investigadores de INRS (Canadá) y la Universidad de Sussex (Reino Unido) ahora pueden personalizar las propiedades de las fuentes de luz de banda ancha. También llamado "supercontinuo", estas fuentes son el núcleo de las nuevas tecnologías de imágenes y el enfoque propuesto por los investigadores aportará más conocimientos sobre los aspectos fundamentales de las interacciones luz-materia y la óptica no lineal ultrarrápida. El trabajo se publica en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 20 de noviembre 2018.

En el laboratorio del profesor Roberto Morandotti en INRS, los investigadores pudieron crear y manipular patrones intensos de pulso ultracorto, que se utilizan para generar un espectro óptico de banda ancha. En años recientes, El desarrollo de fuentes láser con pulsos láser intensos y ultracortos, que llevaron al Premio Nobel de Física en 2018, junto con formas de confinar espacialmente y guiar la propagación de la luz (fibra óptica y guías de ondas) dio lugar a arquitecturas ópticas con inmenso poder. Con estos nuevos sistemas, surge una serie de posibilidades, como la generación de supercontinua, es decir, espectros de luz extendidos generados a través de intensas interacciones luz-materia.

Sistemas ópticos tan potentes y complejos, y sus procesos asociados, actualmente forman los componentes básicos de aplicaciones generalizadas que abarcan desde la ciencia láser y la metrología hasta las técnicas avanzadas de detección de imágenes y biomédicas. Para seguir empujando los límites de estas tecnologías, Se necesita una mayor capacidad de adaptación de las propiedades de la luz. Con este trabajo el equipo de investigación internacional presenta una solución práctica y escalable a este problema.

Dr. Benjamin Wetzel (Universidad de Sussex), investigador principal de esta investigación dirigida por el Prof. Roberto Morandotti (INRS) y el Prof. Marco Peccianti (Universidad de Sussex), demostraron que se pueden preparar y manipular juiciosamente diversos patrones de pulsos ópticos de femtosegundos. "Hemos aprovechado la compacidad, estabilidad y resolución subnanométrica que ofrecen las estructuras fotónicas integradas para generar racimos reconfigurables de pulsos ópticos ultracortos, "explica el Dr. Wetzel." La escala exponencial del espacio de parámetros obtenido rinde a más de 10 ³⁶ diferentes configuraciones de patrones de pulso alcanzables, más que el número de estrellas estimado en el universo, ", concluye.

Con una cantidad tan grande de combinaciones para sembrar un sistema óptico conocido por ser altamente sensible a sus condiciones iniciales, los investigadores han recurrido a una técnica de aprendizaje automático para explorar el resultado de la manipulación de la luz. En particular, han demostrado que el control y la personalización de la luz de salida es realmente eficiente, al utilizar conjuntamente su sistema y un algoritmo adecuado para explorar la multitud de patrones de pulso de luz disponibles utilizados para adaptar dinámicas físicas complejas.

Estos emocionantes resultados impactarán la investigación fundamental y aplicada en una serie de campos, ya que una gran parte de los sistemas ópticos actuales se basan en los mismos efectos físicos y no lineales que los que subyacen a la generación del supercontinuo. Por lo tanto, se espera que el trabajo del equipo de investigación internacional siembre el desarrollo de otros sistemas ópticos inteligentes a través de técnicas de autooptimización. incluido el control de peines de frecuencia óptica (Nobel 2005) para aplicaciones de metrología, láseres autoajustables, procesamiento y amplificación de pulsos (Nobel 2018), así como la implementación de enfoques más fundamentales de aprendizaje automático, como los sistemas de redes neuronales fotónicas.