Programul: PNCDI III, Programul 5. Subprogramul 5.1 ELI-RO Tipul proiectului : ELI-RO Nr. contract: 03 / 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. |
INCDTIM |
Nr.crt. |
Nume |
Încadrare |
Profesie |
Experienţa profesională |
Conducător de proiect INCDTIM |
||||
1 |
Toşa VALER |
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 |
István Ferenc TÓTH |
CS |
Fizician |
Programare ANN |
5 |
Attila BENDE |
CSI |
Fizician |
Modelarea interacţiei laser-atomi |
Partener IFIN-HH |
||||
6 |
Daniel URSESCU |
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 |
Andreea-Magdalena CĂLIN |
Tehnician |
Tehnician |
Operator echipamente/programator |