Metode de învățare automată pentru controlul laserelor de fibră cu oglindă neliniară cu buclă cu dublu câștig
Subiecte
Abstract
Introducere
Factorul cheie care contribuie la complexitatea sistemelor laser cu fibre este dinamica neliniară a luminii care stă la baza (a se vedea, de exemplu, 15,16,17,18 și referințele din acesta). Generarea și modelarea ulterioară a radiației laser sunt determinate de o interacțiune complexă între efectele fizice, cum ar fi câștigul și pierderea neliniară, dispersia fibrelor și neliniaritatea Kerr și filtrarea. Înțelegerea cuprinzătoare a științei neliniare fundamentale care stă la baza funcționării laserelor cu fibră este o problemă fizică provocatoare. Modelarea poate oferi un cadru teoretic pentru înțelegerea unora dintre caracteristicile laserelor cu fibră blocate în mod, dar realizarea unei mapări unu-la-unu între modelarea numerică și experimente este o problemă datorită cunoașterii limitate a diferiților parametri ai sistemului și a limitărilor modelului . Este important să recunoaștem că, deși neliniaritatea fibrelor creează o dificultate în înțelegerea funcționării sistemului laser; aceeași neliniaritate oferă condițiile pentru blocarea modului și o face posibilă în primul rând. Tehnicile de învățare automată pot oferi o cale de a face o utilizare pozitivă controlabilă a acestor efecte neliniare.
Aici, pentru prima dată, aplicăm metode ML pentru a controla radiația unui laser cu fibră cu doi parametri de câștig distribuiți gestionați electronic; acest lucru face posibilă controlul eficient al apariției dinamicii neliniare a radiației optice în cavitatea laser și obținerea regimurilor pulsate cu durată, energie, lățime spectrului optic și grad de coerență diferite. Introducem o serie de funcții obiective care fac posibilă generarea impulsurilor la cerere cu cea mai scurtă durată; energia maximă; și să varieze gradul de coerență. Flexibilitatea schemei laser propuse este demonstrată în continuare pentru implementarea controlului algoritmic, controlat electronic, asupra regimurilor de blocare a modului de radiație.
Setare experimentala
Avem în vedere schema cavității laser din fibră opt, blocată în mod, cu fibră laser (vezi Fig. 1 și Metode). Cavitatea este formată din două bucle de fibră, stânga (unidirecțională) și dreaptă (bidirecțională), care sunt conectate între ele printr-un cuplaj 40/60. Ambele bucle ale rezonatorului laser conțin secțiuni de amplificare pompate de diode laser multimodale. Cavitatea laserului constă doar din elemente care mențin polarizarea pentru a preveni efectele de evoluție a polarizării neliniare. Prin urmare, radiația de ieșire este polarizată liniar. Controlul independent al curenților celor două diode ale pompei asigură o variabilitate semnificativă a regimurilor pulsate cu putere medie de ieșire diferită, contrast de frecvență radio, durata funcției de autocorelare și gradul de coerență.