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Artificial intelligence for next-generation ultrafast photonics

How can machine learning and associated methods improve the development of next-generation laser sources and revolutionize applications where ultrafast light plays a central role?

Answer in a review article published in the prestigious journal Nature Photonics involving several members of FEMTO-ST!

The laser celebrates its 60th anniversary this year, and is considered one of the defining inventions of the 20th century.  The laser has not only created an entirely new field of photonic science, but has also led to the development of light sources producing powerful ultrafast pulses that are used in areas essential to society such as medical treatments, biological imaging, communications, and industry.

Surprisingly, however, ultrafast lasers are largely designed and operated using techniques that are little changed from when they were first developed decades ago.  This naturally leads to performance tradeoffs and limitations for applications which require light with precisely tailored characteristics.  Fortunately, an avenue to overcome this bottleneck has recently appeared by combining the latest advances in ultrafast photonics with the powerful tools of artificial intelligence and machine learning. However, although artificial intelligence is now ubiquitous in many areas of science and engineering, its uptake in ultrafast photonics has been limited because it has been unclear exactly how best it can be used to drive future research.

Work appearing recently in the prestigious journal Nature Photonics has now tackled this problem directly.  Written by an international group of scientists, the review article provides a comprehensive overview of how machine learning and associated methods can be applied to both improve developments in next-generation laser sources, and revolutionize applications where ultrafast light plays a central role. 

A unique feature of the review is a series of tutorial elements aimed particularly at non-specialists and students.  The authors are well-known pioneers in diverse fields of nonlinear dynamics, ultrafast optics and machine learning, and they attempt also to provide a roadmap for the future.

One of the authors Professor Dudley from the CNRS Institut FEMTO-ST and the Université Bourgogne Franche-Comté states: “It is our hope that this timely review will remove a lot of the mystery associated with machine learning for workers in ultrafast photonics.  We anticipate that it will stimulate new studies in this field to ensure that the future of ultrafast laser science is as exciting as the last 60 years”.  

This work falls within a broader range of activities at the Institut FEMTO-ST developing photonic artificial intelligence hardware and applying smart techniques to the analysis of optical propagation and systems.  This work is also a key priority theme of the I-SITE national Excellence Initiative and the International Graduate School EIPHI of the Université Bourgogne Franche-Comté

https://doi.org/10.1038/s41566-020-00716-4

Contact : John Dudley

  • Publication dans Nature Communications

    Novembre 2014 :

    parution de l'article

    « Protrusion force microscopy reveals oscillatory force generation and mechanosensing activity of human macrophage podosomes »

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  • On a marché sur les braises !

    Un dimanche presque comme les autres à la Fabrikà sciences. Dimanche 14 décembre 2014, John Dudley (chercheur à l'Institut FEMTO-ST) proposait au public de marcher sur les braises.

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  • Paper prize at the international conference VPPC 2014

    At the International IEEE "Vehicle Power and Propulsion Conference" conference held in Coimbra, Portugal from 27 to 30 October 2014, “Hybrid & Fuel Cell Systems” Research Team of Femto-ST Institute won the Paper Prize for the paper titled “Energy management of an hybrid electrical vehicule in degraded operation”

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  • Paper prize lors de la conférence internationale VPPC 2014

    Lors de la conférence internationale IEEE « Vehicule Power and Propulsion Conference » qui s’est déroulée à Coimbra au Portugal du 27 au 30 octobre 2014, l’équipe Systèmes Hybride et Systèmes Pile à Combustible »du département Energie de FEMTO-ST a remporté le « Paper Prize » pour son article intitulé « Gestion d'énergie d'un véhicule électrique hybride en fonctionnement dégradé »

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  • Best Paper Award pour proposer l’interopérabilité des systèmes de communication des armées

    L’article présenté fin octobre à Rome par une équipe de FEMTO-ST/ Département Informatique des Systèmes Complexes, a reçu le prix du meilleur article scientifique lors de la conférence européenne du Wireless Innovation Forum. Les résultats présentés portaient sur l’application des méthodes de génération de tests à partir de modèles formels pour vérifier la conformité au standard du logiciel embarqué dans ces équipements, permettant d’assurer ainsi leur interopérabilité.

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  • Yannick Lefier, vainqueur de la Grande Battle de FEMTO-ST !

    Vulgariser ses travaux de recherche avec humour et en moins de 3 minutes. C’est le défi dans lequel se sont lancés huit doctorants de FEMTO-ST qui se sont affrontés à coups de « supers pouvoirs » au cours de cette édition 2014 de la fête de la science. Après une première épreuve qui s’est déroulée à l’UFR-STGI de Belfort, le 9 octobre dernier devant 130 lycéens, Yannick Lefier s’est imposé lors de la finale qui a eu lieu le 12 octobre à Besançon avec 30 % des votes du public pour la présentation de ses travaux en optique… déguisé en grand maître de la lumière karatéka !

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  • Un nouveau mode de diffusion de la lumière dans de minuscules fibres optiques

    Des chercheurs de l'institut Femto-ST en collaboration avec des collègues du Laboratoire Charles Fabry viennent de découvrir un nouveau mode de diffusion de la lumière dans de minuscules fibres optiques 50 fois plus fines qu'un cheveu ! Ce phénomène, qui varie selon l'environnement de la fibre, pourrait être exploité pour concevoir des capteurs innovants et ultra-sensibles. Ces travaux sont publiés le 24 octobre 2014 dans la revue Nature Communications.

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  • Congrès CETSIS - 27-29 octobre 2014

    Besançon accueille le congrès CETSIS 2014 du 27 au 29 octobre 2014. Il se déroule essentiellement autour de démonstrations réelles de travaux pratiques et de projets et de tables rondes et accueillera des enseignants, enseignants-chercheurs, doctorants, industriels de toute la France et de pays francophones.

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  • Visite du Premier ministre, Manuel Valls, à FEMTO-ST

    Accompagné de Mme Najat Vallaud-Belkacem, Ministre de l'Éducation nationale, de l'Enseignement supérieur et de la Recherche, et Mme Geneviève Fioraso, Secrétaire d’Etat à l’Enseignement supérieur et à la Recherche, le Premier Ministre Manuel Valls est venu découvrir, lundi 29 septembre à Besançon, les recherches menées au sein de l’institut et apprécier les développements technologiques réalisés au sein de notre salle blanche.

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  • Prix spécial du Jury sur le salon MICRONORA

    Un microrobot développé par une équipe de recherche de FEMTO-ST pour améliorer la chirurgie laser des cordes vocales a reçu le prix spécial du jury sur le salon MICRONORA

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