Aprendizaje de refuerzo habilitado para el control de fase robusto para la generación de haz OAM en sistemas de...

Área de la Ciencia:

• Óptica y Fotónica.
• Física del láser Física del láser
• La inteligencia artificial en la ciencia.

Sus antecedentes:

• Los haces de momento angular orbital (OAM) son cruciales para aplicaciones avanzadas.
• La generación de OAM de alta potencia se enfrenta a desafíos como la competencia de modos y los umbrales de daño bajos.
• La combinación de haz coherente (CBC) ofrece una solución, pero el control preciso de la fase es difícil.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un marco de control de fase inteligente, libre de etiquetas y de alta precisión para la generación de haz OAM en sistemas CBC.
• Aprovechar el aprendizaje por refuerzo (RL) para una síntesis de haz OAM robusta y eficiente.

Principales métodos:

• Implementación de un marco de control de fase basado en el aprendizaje por refuerzo.
• Incorporación de una función de recompensa informada físicamente.
• Integración de un módulo vectorial cuantizado (VQ) dentro de las redes de actores y críticos.
• Aplicación a un sistema CBC de 12 canales para la generación de haz OAM.

Principales resultados:

• Generación rápida y robusta en una sola etapa de haces ±1 y ±2 OAM.
• Logró purezas de modo superiores a 0.99, incluso en entornos ruidosos.
• Se ha demostrado una estabilidad de control superior en comparación con el algoritmo de descenso de gradiente paralelo estocástico (SPGD).
• Funcionó efectivamente a una frecuencia de control significativamente más baja que SPGD.

Conclusiones:

• El marco RL propuesto permite un control de fase avanzado para la generación de haz OAM en sistemas CBC.
• Este enfoque ofrece un paradigma escalable y físicamente fundamentado para la modulación inteligente del campo óptico.
• Los hallazgos avanzan las aplicaciones de RL en combinación de haz coherente y sistemas ópticos.