Naukowcy opracowali nowy typ lasera, który może generować dużą ilość energii w krótkim czasie i ma potencjalną wartość użytkową w okulistyce i chirurgii serca lub inżynierii materiałów. Profesor Martin Stucker, dyrektor Instytutu Fotoniki i Nauk Optycznych na Uniwersytecie w Sydney, powiedział: Charakterystyczną cechą tego lasera jest to, że gdy czas trwania impulsu zmniejsza się poniżej jednej biliona sekundy, energia może " Osiągnięto szczyt, co czyni go idealnym kandydatem do przetwarzania krótkich i mocnych materiałów pulsacyjnych.
Jednym z zastosowań może być operacja rogówki, która polega na delikatnym usuwaniu materiału z oka, co wymaga silnych i krótkich impulsów świetlnych, które nie ogrzewają i nie uszkadzają powierzchni. Wyniki ich badań zostały opublikowane w czasopiśmie Natural Photonics. Naukowcy osiągnęli ten niezwykły wynik, powracając do prostej technologii laserowej powszechnie stosowanej w telekomunikacji, metrologii i spektroskopii. Lasery te wykorzystują efekt o nazwie " soliton " fala, która jest falą świetlną, która utrzymuje kształt na dużą odległość. Soliton został po raz pierwszy odkryty na początku XIX wieku, ale nie znaleziono go w świetle, ale w falach brytyjskiego kanału przemysłowego.
Dr Antoine Runge, główny autor z School of Physics, powiedział: Fakt, że fale solitonowe w świetle zachowują swój kształt, oznacza, że są one doskonałe w szerokim zakresie zastosowań, w tym w telekomunikacji i analizie spektralnej. Jednak chociaż lasery wytwarzające te solitony są łatwe do wytworzenia, nie przyniosą dużego efektu. Generowanie wysokoenergetycznych impulsów świetlnych stosowanych w produkcji wymaga zupełnie innych układów fizycznych. Dr Andrea Blanco-Redondo, współautor badania i szef fotoniki krzemowej w Nokia Bell Laboratories w Stanach Zjednoczonych, powiedział: lasery solitonowe są najprostszym, najbardziej opłacalnym i najmocniejszym sposobem na osiągnięcie tych krótkich impulsów. Jednak do tej pory tradycyjne lasery solitonowe nie były w stanie zapewnić wystarczającej ilości energii, a nowe badania mogą sprawić, że lasery solitonowe odegrają rolę w zastosowaniach biomedycznych.
Badanie opiera się na badaniach wcześniej ustalonych przez zespół Institute of Photonics and Optical Sciences na University of Sydney, który opublikował odkrycie czystych solitonów czwartego rzędu w 2016 roku.
Nowe prawa w fizyce laserowej
W zwykłych laserach solitonowych energia światła jest odwrotnie proporcjonalna do jego szerokości impulsu. Udowodniono równaniem E = 1 / τ, że jeśli czas impulsu świetlnego zmniejszy się o połowę, otrzymasz dwukrotność energii. W przypadku czterokrotnego solitonu energia światła jest odwrotnie proporcjonalna do trzeciej mocy czasu trwania impulsu, tj. E = 1 / τ3. Oznacza to, że jeśli czas impulsu zostanie zmniejszony o połowę, energia dostarczana w tym czasie zostanie pomnożona przez 8 razy. W badaniach najważniejsze jest nowe prawo fizyki laserowej. Badania dowodzą, że E = 1 / τ3, co zmieni zastosowanie lasera w przyszłości.
Dowód ustanowienia tego nowego prawa pozwoli zespołowi badawczemu wyprodukować mocniejsze lasery solitonowe. W tym badaniu wygenerowano impulsy tak krótkie, jak jedna trylionowa sekunda, ale projekt badawczy może uzyskać krótsze impulsy. Kolejnym celem badania jest generowanie impulsów o czasie trwania femtosekund, co będzie oznaczać ultra-krótkie impulsy laserowe o szczytowej mocy setek kilowatów. Ten rodzaj lasera może otworzyć nam nowy sposób zastosowania lasera, gdy wymagana jest wysoka energia szczytowa, ale podłoże nie jest uszkodzone!