激光系统的设计、优化与黑箱优化
光学
2023-04-21 v3
摘要
啁啾脉冲放大(CPA)及随后的非线性光学(NLO)系统在过去几十年中构成了半导体与增材制造、通信网络、生物与医学、国防与国家安全以及诸多其他领域无数进展的支柱。由于大量耦合的线性与非线性过程以及仿真框架的高度可变性,准确高效地建模基于CPA和NLO的激光系统具有挑战性。完全集成模型的缺失严重阻碍了在定制现有或实现新型CPA+NLO系统方面的进一步进展。此类工具是启用依赖数据驱动机器学习方法的新兴优化与逆向设计途径的关键。在此,我们提出一个模块化的端到端软件模型,涵盖一系列放大器设计与非线性光学技术。该仿真器给出时间与频率分辨的电磁场以及能量、 fluence(注:此处保留英文术语)与光谱分布等基本物理特征。为展示其鲁棒性与实际适用性——具体为逆向工程、系统优化与逆向设计——我们给出了关于LCLS-II光注入器激光器的案例研究,其代表了高功率且光谱-时域非平凡(spectro-temporally non-trivial)的CPA+NLO系统。
引用
@article{arxiv.2211.09640,
title = {Design, Optimization, and Blackbox Optimization of Laser Systems},
author = {Jack Hirschman and Randy Lemons and Minyang Wang and Peter Kroetz and Sergio Carbajo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.09640},
year = {2023}
}