Neural network based control of integrated optics Mach-Zehnder interferometers and ring resonators

This work reports an analysis of the possible applications of neural networks(NN) to the control of integrated optical circuits. The considered circuits are based on two fundamental components of photonic integrated circuits (PIC): Mach-Zehnder interferometers and ring resonators. First of all, both are studied individually. Subsequently, more complex filtersare analyzed. As for filters based on ring resonators, a control system based on neural networks is proposed. The possibility of applying neural networks for the control of filters of higher order is then considered. As regards Mach-Zehnder interferometers, an efficient solution has been developed for the single stage interferometer, and also for two multi-stage filters. The first one is a filter with four Mach-Zehnder interferometers, the secondone is a 4-by-4 optical switch.

Questo lavoro rappresenta un’analisi sulla possibile applicazione di reti neurali(NN) al controllo di circuiti ottici integrati. I circuiti studiati si basano su due componenti fondamentali dei circuiti ottici integrati (PIC): gli interferometri di Mach-Zehnder e i risonatori ad anello. Entrambi vengono prima studiati singolarmente. Successivamente vengono analizzati filtri più complessi. Per quanto riguarda i filtri basati sui risonatori ad anello, un sistema di controllo basato su reti neurali è proposto. Viene poi studiata la possibilità di applicare le reti neurali al controllo di filtri di ordine superiore al primo. Infine, per quanto riguarda gli interferometri di Mach-Zehnder, si è sviluppatauna efficiente soluzione per il singolo interferometro, ma anche per due filtri apiù stadi. Il primo è un filtro a cascata con quattro interferometri, il secondo è uno switch ottico 4-per-4.