Методи машинного навчання для управління волоконними лазерами з нелінійним дзеркалом з подвійним коефіцієнтом посилення
Предмети
Анотація
Вступ
Ключовим фактором, що сприяє складності волоконних лазерних систем, є основна нелінійна динаміка світла (див., Наприклад, 15,16,17,18 та посилання на них). Вироблення та подальше формування лазерного випромінювання визначається складною взаємодією між фізичними ефектами, такими як нелінійний коефіцієнт посилення та втрати, дисперсія волокна та нелінійність Керра та фільтрація. Всебічне розуміння фундаментальної нелінійної науки, що лежить в основі роботи волоконних лазерів, є складною фізичною проблемою. Моделювання може забезпечити теоретичну базу для розуміння деяких особливостей волоконних лазерів з блокуванням режиму, але досягнення індивідуального відображення між чисельним моделюванням та експериментами є проблемою через обмежені знання різних параметрів системи та обмежень моделі . Важливо визнати, що, хоча волоконна нелінійність створює труднощі з розумінням роботи лазерної системи; ця ж нелінійність забезпечує умови блокування режиму і робить це можливим в першу чергу. Методи машинного навчання можуть запропонувати шлях контрольованого позитивного використання цих нелінійних ефектів.
Тут ми вперше застосовуємо методи ML для управління випромінюванням волоконного лазера з двома електронно керованими параметрами розподіленого коефіцієнта посилення; це дає можливість ефективно контролювати початок нелінійної динаміки оптичного випромінювання в порожнині лазера та отримувати імпульсні режими з різною тривалістю, енергією, шириною оптичного спектра та ступенем когерентності. Ми вводимо ряд цільових функцій, які дозволяють генерувати імпульси на вимогу з найкоротшою тривалістю; максимальна енергія; і змінювати ступінь узгодженості. Далі демонструється гнучкість запропонованої лазерної схеми для реалізації алгоритмічного, керованого електронним способом управління режимами блокування режиму випромінювання.
Експериментальне встановлення
Ми розглянемо схему вісімки, заблокованої в режимі, волоконної лазерної порожнини (див. Рис. 1 та методи). Порожнина складається з двох волоконних петель, лівої (односпрямованої) та правої (двонаправленої), які з’єднані між собою за допомогою стяжки 40/60. Обидві петлі лазерного резонатора містять підсилювальні секції, що накачуються багатомодовими лазерними діодами. Лазерна порожнина складається лише з елементів, що підтримують поляризацію, для запобігання ефектів еволюції нелінійної поляризації. Тому вихідне випромінювання лінійно поляризоване. Незалежне керування струмами двох діодів насоса забезпечує значну мінливість імпульсних режимів з різною середньою вихідною потужністю, радіочастотним контрастом, тривалістю функції автокореляції та ступенем когерентності.