Ученые Новосибирского государственного университета (НГУ) и Сколковского института науки и технологий создали обучаемый волоконный лазер, настраиваемый без участия человека. Он может использоваться в металлообработке, машиностроении, системах связи и высокотехнологичной медицине, а также в инженерных и научных исследованиях.
Как объяснил младший научный сотрудник лаборатории технологий фотоники и машинного обучения для сенсорных систем НГУ Евгений Куприков, волоконные лазеры с синхронизацией мод представляют собой нелинейные оптические системы, обеспечивающие генерацию сверхкоротких импульсов с высокой частотой повторения. В зависимости от стратегии настройки параметров резонатора, при одних и тех же параметрах могут существовать разные импульсные режимы.
«Настройка подобных систем с трудом поддается автоматизации, из-за чего многие из таких лазерных источников могут существовать только в рамках лаборатории. Тем не менее, человек в состоянии научиться настраивать лазеры с синхронизацией мод. Процесс настройки чем-то напоминает игру, в которой в качестве джойстика выступают ручки приборов, а для победы необходимо получить желаемый режим генерации. Наша основная идея заключается в том, чтобы заменить человека в этом процессе на интеллектуального агента, который методом проб и ошибок самостоятельно сможет найти выигрышную стратегию настройки и использовать ее в дальнейшем. Для этого мы используем подход глубокого обучения с подкреплением. Это некое междисциплинарное исследование, объединяющее две разных области — лазерные системы и алгоритмы искусственного интеллекта», - рассказал он.
В пресс-службе НГУ пояснили, что в литературе такие системы называют «умными лазерами». Они могут настраиваться без участия человека. Но и им требуется предварительная настройка, которая называется обучением. Исследователи из Сколковского института науки и технологий в лабораторий наноматериалов разработали и собрали новый волоконный лазер с насыщающимся поглотителем на основе ионной ячейки из углеродных нанотрубок.
«Оказалось, что, подавая напряжение на ячейку из нанотрубок, можно управлять характеристиками насыщающегося поглотителя, что предоставляет дополнительную степень свободы в управлении лазером. Было показано, что в таком лазере могут быть получены режимы гармонической синхронизации мод, при которой происходит кратное увеличение частоты повторения импульсов в режиме», - говорится в сообщении пресс-службы.
Однако для получения режимов гармонической синхронизации мод большого порядка необходимо вмешательство человека, который бы смог обеспечить настройку лазера. «После автоматизации и предварительной подготовки процесс обучения занял один день. За это время агент научился без участия человека самостоятельно запускать лазер и находить режимы с высоким порядком гармонической синхронизации. При этом сама настройка лазера происходит гораздо быстрее, чем при участии человека. Более того, агент сумел научиться получать режимы гармонической синхронизации мод 11-ого порядка, в то время как человеку удалось достичь лишь 9-ого порядка», - добавил Евгений Куприков.
Все материалы рубрики «Металлургия»
14.11.2023
