Programul: PNCDI III, Programul 5. Subprogramul 5.1 ELI-RO

Tipul proiectului : ELI-RO

Nr. contract:   01.10.2020

 

Durata proiectului: 01.10.2020-30.09.2023

 

Director Proiect: Dr. Valer Toşa

 

                                                                                          

                                                                                              Echipa proiectului

 

 

 

 

 

                                          

 

 

 

 

 

 

 

                                          

Rezumatul proiectului

 

Scopul principal al acestui proiect este dezvoltarea unui instrument numeric rapid cu care se poate reconstrui forma completă temporală și spectrală (conținând amplitudine și fază) a pulsurilor laser ultrascurte obținute la ELI-NP.

În laboratoarele moderne de fizica laserilor în general, și la ELI-NP în particular, se obțin de rutină pulsuri de durata femtosecundelor până la attosecunde. Printre aplicațiile lor se numără explorarea fundamentală a materiei de la procese nucleare, la studierea dinamicii electronilor în atomi, molecule, solide, până la aplicații în medicină. Cunoașterea formei exacte temporale si spectrale a pulsurilor este primordială, însă este dificil de măsurat. Au fost dezvoltate metode experimentale de caracterizare a pulsurilor, cum ar fi ”frequency resolved optical gating” (FROG) și ”dispersion scan” (D-scan). Aceste metode sunt bine implementate experimental, iar ca rezultat se obțin imagini 2D complicate, denumite ”trace” (spectrograme). Algoritmii convenționali de reconstruire sunt de tip iterativ care au probleme de convergență, și durează mult până se obține din trace amplitudinea si faza spectrală (sau temporală) a pulsului necunoscut.

Noi propunem să dezvoltăm un software bazat pe rețele neuronale artificiale (ANN) pentru reconstruirea completă a pulsurilor generate la ELI-NP. ANN sunt algoritmi  performanți și rapizi de tip ”deep learning”, care se folosesc cu mare succes în multe probleme neliniare și în aplicații precum recunoașterea imaginilor, clasificare, identificare.

Echipa de cercetare de la INCDTIM Cluj-Napoca are experiență în folosirea de ANN în scopuri de predicție pentru procese neliniare în domeniul fizicii si chimiei. Avem o parte de cod la nivel de bază, și propunem să îl dezvoltăm în continuare. Extindem codul de ANN astfel încât să poată procesa ca input imagini 2D (trace), iar ca output de predicție să furnizeze amplitudinea și faza spectrală a pulsului necunoscut. Scopul nostru este să demonstrăm fezabilitatea științifică și să validăm proprietățile critice prin experimente de tip proof-of-concept, adică să antrenăm ANN-ul să reconstruiască pulsurile din spectrogramele obținute din măsurători experimentale la ELI-NP. Dezvoltarea de software va fi efectuata de grupul coordonator la INCDTIM.

O oglindă deformabilă va fi inserată în linia de caracterizare de puls cu scopul de a corecta distorsiunile frontului de undă, care apar inevitabil în cursul propagării pulsurilor. Software-ul va fi extins astfel încât să calculeze efectele distorsiunilor frontului de undă asupra focalizării și caracterizării pulsurilor.

Proiectul va contribui direct la dezvoltarea sistemului laser de la ELI-NP, în special la capitolele Alignment and Diagnostics, Pulse shaping, Adaptive optics and Quality of focus.

Text Box: Caracterizarea și ajustarea pulsurilor laser prin experiment, 
software de reconstrucție și oglindă adaptivă — Pulse-MeReAd
Text Box: Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Izotopice şi Moleculare Cluj-Napoca

INCDTIM

Nr.crt.

Nume

Încadrare

Profesie

Experienţa  profesională

Conducător de proiect INCDTIM

1

Toşa VALER
Director de proiect

CSI

Fizician

Modelare numerică

2

Katalin KOVÁCS

CSII

Fizician

Modelarea propagării pulsurilor

3

Ana Maria Mihaela GHERMAN

CS

Inginer chimist

Specialist în rețele neuronale artificiale

4

Attila BENDE

CSI

Fizician

Modelarea interacţiei laser-atomi

5

Poziție vacantă

ACS

Fizician/Inginer

Programare ANN

Partener IFIN-HH

6

Daniel URSESCU
Responsabil proiect

CSI

Fizician

Laser ultraintens: diagnoza și experimente

7

Dan G. MATEI

CSIII

Fizician

Metrologie laser și știința materialelor

8

Anda Maria TALPOȘI

ACS/doctorand

Inginer

Propagare pulsuri ultrascurte

9

Vicentiu IANCU

ACS/doctorand

Fizician

Metodologie și corecții pentru front de undă

10

Aurelian COSTEA

Inginer

Inginer Electronist

Electronica și ingineria sistemelor

11

Poziție vacantă

Tehnician

Tehnician

Operator echipamente/programator