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Aprendizagem de Máquina para a caracterização de Lasers Aleatórios e recuperação de fases

Processo: 23/08033-7
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de fevereiro de 2024 - 31 de janeiro de 2026
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Convênio/Acordo: Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
Pesquisador responsável:Davinson Mariano da Silva
Beneficiário:Davinson Mariano da Silva
Pesq. responsável no exterior: Neda Ghofraniha
Instituição no exterior: Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Itália
Instituição Sede: Faculdade de Tecnologia São Paulo (FATEC São Paulo). Centro Paula Souza (CEETEPS). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo , SP, Brasil
Pesquisadores associados:Marco Isaías Alayo Chávez
Assunto(s):Aprendizado computacional  Fotônica 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Aprendizagem de Maquina | Laser aleatório | Quebra de Simetria de Réplica | Recuperaçao de fase | Fotônica

Resumo

O desenvolvimento da fotônica não teria sido possível sem materiais adequados para transmitir e manipular a luz. O desenvolvimento dos lasers foi um dos marcos importantes para o desenvolvimento desta importante área, que hoje é vista como estratégica para o aumento da competitividade de diversos setores industriais. A fabricação dos lasers envolve a obtenção de meios de ganho com baixíssima concentração de defeitos estruturais. Isso porque os defeitos estruturais são deletérios e podem comprometer muito o desempenho dos aparelhos a laser. Ao contrário dos lasers convencionais, as fontes aleatórias de laser (RL) não possuem uma cavidade ressonante predefinida. Nesses tipos de lasers, o espalhamento múltiplo da luz, que é evitado nos lasers convencionais, é justamente o fenômeno que gera o feedback necessário para a amplificação óptica. Por esse motivo, os lasers randômicos podem ter processos de fabricação menos complexos e permitir o uso de uma gama maior de materiais como possíveis meios de ganho. Os RLs são emitidos em várias direções e possuem coerência temporal e espacial muito baixa, o que é vantajoso, por exemplo, para a obtenção de imagens de alta definição, livres de speckle. No entanto, as mesmas propriedades que tornam os RLs atraentes também são responsáveis pela dificuldade em caracterizá-los. Nesse sentido, a recuperação de fase combinada com a teoria de quebra de simetria de réplica (RSB) pode constituir uma nova maneira de investigar a emissão de RL, uma vez que a equação não linear de recuperação de fase aparece em muitos cenários diferentes, desde imagens de raios X até computação óptica. Além disso, muitos algoritmos foram propostos, desde rotas flexíveis de gradiente descendente até métodos espectrais mais especializados e avanços recentes em aprendizado de máquina contribuíram muito com essas investigações. Assim, o projeto proposto visa desenvolver novos mecanismos para a caracterização e melhoria de sistemas emissores de RL através de algoritmos de aprendizado de máquina associados à recuperação de fase. Isso permitirá não só a demonstração da ação do laser sobre materiais, mas também auxiliará na otimização e desenvolvimento de novos materiais e dispositivos fotônicos, que poderão ser utilizados na geração de lasers aleatórios utilizados nas mais diversas áreas. Todos os trabalhos propostos neste projeto são inéditos e visam gerar conhecimento sobre novos dispositivos fotônicos, com diferentes possibilidades de aplicação na área de fotônica. (AU)

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