Control espectral espacial de la luz de banda ancha asistido por redes neuronales a través de fibras multimodo

Área de la Ciencia:

• Óptica y Fotónica.
• La inteligencia artificial es inteligencia artificial.
• Tecnología de la Información Tecnología de la Información.

Sus antecedentes:

• El control de las propiedades espectrales y espaciales de la luz de banda ancha en fibras multimodo (MMF) es crucial para aplicaciones como imágenes avanzadas y transporte de información.
• El acoplamiento modal complejo dentro de los FMM presenta un desafío significativo para las técnicas tradicionales de modelado de frente de onda.
• Los métodos existentes luchan por lograr un control robusto del espectro espacial debido a la codificación modal.

Objetivo del estudio:

• Presentar un nuevo enfoque basado en el aprendizaje profundo para un control robusto del espectro espacial de la luz de banda ancha en los FMM.
• Para superar las limitaciones de la conformación convencional del frente de onda en presencia de acoplamiento modal complejo.
• Para permitir la generación de alta fidelidad de patrones complejos de luz de banda ancha dentro de los FMM.

Principales métodos:

• Utilizó redes neuronales profundas inspiradas en el actor-crítico entrenadas para invertir la codificación modal.
• Detección de amplitud empleada en la salida de fibra para la capacitación de la red.
• Integrado un dispositivo de micromirror digital para la modulación de amplitud y un modulador de luz espacial para la modulación de fase.

Principales resultados:

• Logró un control robusto del espectro espacial en los FMM utilizando el enfoque de aprendizaje profundo.
• Generó patrones de luz de banda ancha complejos con alta fidelidad, demostrando una correlación de Pearson de 0,9 en un ancho de banda de >50 nm.
• Habilitado el control paralelo para el enfoque simultáneo multispectral en la banda de telecomunicaciones de infrarrojo cercano.

Conclusiones:

• El método de aprendizaje profundo desarrollado ofrece un control espacial y espectral efectivo en los FMM, superando la mezcla modal.
• Esta técnica facilita la generación de alta fidelidad de patrones complejos de banda ancha y el enfoque simultáneo multispectral.
• Abre nuevas vías para la obtención de imágenes multicolores, la endoscopia hiperespectral y la ingeniería de frentes de onda de banda ancha en medios ópticos complejos.