Seminarium Zakładu Fotoniki

Abstract: Zastosowanie sieci neuronowych do projektowania nanostrukturyzowanych światłowodów kilkumodowych o słabym sprzężeniu między modami.Współczesna technologia oparta na światłowodach jednomodowych, wykorzystywanych w telekomunikacji, sięga granic swoich możliwości. Z tego względu trwają intensywne badania nad nowymi typami światłowodów oraz nad metodami zwielokrotniania liczby tzw. kanałów, którymi równocześnie można przenosić informacje. Bardzo obiecującym sposobem jest tzw. zwielokrotnienie z podziałem modów (ang. Mode Division Multiplexing), w którym na jeden sygnał przypada jeden mod światła propagującego się wewnątrz światłowodu. Jeżeli dane włókno światłowodowe dla konkretnej długości fali jest dziesięcio-modowe, to potencjalnie można otrzymać dziesięć niezależnych kanałów. Jest jednak jedno „ale”. Mianowicie takie mody muszą być bardzo słabo sprzężone, by energia nie przepływała w istotnej ilości między sąsiednimi kanałami. W przeciwnym wypadku, należy zastosować skomplikowane algorytmy matematyczne oraz złożone i kosztowne systemy elektroniczne, które umożliwią wydobycie ze zdeformowanych sygnałów te pierwotne.Znaczną część moich badań stanowi projektowanie i optymalizacja budowy światłowodów kilkumodowych, w których tzw. nanostrukturyzowany rdzeń zbudowany jest z kilku tysięcy szklanych pręcików dwóch lub więcej rodzajów. Pręciki te można ułożyć w dowolny sposób, dzięki czemu otrzymuje się niestandardowe rozkłady współczynnika załamania, które są niemożliwe do wytworzenia innymi, szeroko stosowanymi metodami. Znalezienie najlepszej struktury dla wybranych zastosowań (w moim przypadku włókien prowadzących kilka, słabo sprzężonych modów) jest niemożliwe w sposób analityczny, a także trudne przy zastosowaniu konwencjonalnych metod numerycznych. Z tego względu w swojej pracy stosuję sieci neuronowe, które najpierw są trenowane na odpowiednio przygotowanych strukturach światłowodów, a następnie same modyfikują rdzenie tak, by otrzymać zadaną liczbę słabo sprzężonych modów. Gdy uda się otrzymać włókno o wymaganych własnościach, może być ono następnie wytworzone i scharakteryzowane w naszych oraz zaprzyjaźnionych laboratoriach.Dotychczas prowadziłem badania nad strukturami trój- oraz pięciomodowymi, wykorzystując proste sieci gęste oraz konwolucyjne. Otrzymane wyniki są bardzo obiecujące i będą potwierdzane eksperymentalnie.