Прогресс в ультрабыстрой фотонике: слияние нелинейной оптики и интеллектуальных стратегий

Традиционные ультрабыстрые лазеры (фемтосекундные и пикосекундные) часто страдают от нестабильности режима синхронизации мод, высокой чувствительности к внешним возмущениям (температура, вибрации) и необходимости ручной настройки параметров. 


Прогресс в ультрабыстрой фотонике: слияние нелинейной оптики и интеллектуальных стратегий

Статья анализирует интеграцию интеллектуальных алгоритмов с нелинейной оптикой для создания «умных» систем с автоматической синхронизацией мод (automatic mode-locking).

Основные нелинейные механизмы, рассмотренные в работе: насыщающееся поглощение (SA), обратное насыщающееся поглощение (RSA), эффект Керра, нелинейное вращение поляризации (NPR) и нелинейные оптические петли (NOLM) в волоконных лазерах. Интеллектуальные стратегии включают генетические алгоритмы, рекуррентные нейронные сети (RNN/LSTM), глубокое обучение с подкреплением (DRL) и гибридные подходы для организации замкнутых контуров обратной связи в реальном времени.

Такие системы позволяют автоматически настраивать параметры лазера, восстанавливать режим синхронизации за миллисекунды, стабилизировать сложные солитонные структуры (включая «солитонные молекулы») и эффективно управлять динамикой даже при сильных внешних возмущениях.

Преимущества и применения: 

Слияние нелинейной оптики и ИИ открывает эру on-demand ультрабыстрых лазеров с беспрецедентной стабильностью и адаптивностью. 

Применения охватывают прецизионную спектроскопию, обработку материалов (микро- и нанообработка), медицинскую диагностику и терапию, квантовые технологии и энергоэффективные системы оптической связи. Работа подчёркивает переход от ручных систем к полностью интеллектуальным.

Advancements in ultrafast photonics: confluence of nonlinear optics and intelligent strategies 
Авторы: Qing Wu, Liuxing Peng и др. (международная группа). Журнал: Light: Science & Applications, 25 февраля 2025 (с авторской правкой).