Teollisuuden uutisia

Tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen laserin

2021-12-10
Tutkijat ovat kehittäneet uudentyyppisen laserin, joka voi tuottaa paljon energiaa lyhyessä ajassa ja jolla on potentiaalisia sovelluksia silmä- ja sydänkirurgiassa tai hienomateriaalitekniikassa. Professori Martin De Steck, Sydneyn yliopiston fotoniikan ja optisten tieteiden instituutin johtaja, sanoi: Tämän laserin ominaisuus on, että kun pulssin kesto lyhenee alle biljoonaosaan sekunnissa, energia voi myös olla " "Huisimmillaan tämä tekee siitä ihanteellisen ehdokkaan materiaalien käsittelyyn, joka vaatii lyhyitä ja tehokkaita pulsseja.
Yksi sovellus voi olla sarveiskalvoleikkaus, joka perustuu aineiden hellävaraiseen poistamiseen silmästä, mikä vaatii voimakkaita ja lyhyitä valopulsseja, jotka eivät kuumene ja vahingoita pintaa. Tutkimustulokset on julkaistu Nature Photonics -lehdessä. Tutkijat saavuttivat tämän merkittävän tuloksen palaamalla yksinkertaiseen lasertekniikkaan, jota yleisesti käytetään televiestinnässä, metrologiassa ja spektroskopiassa. Nämä laserit käyttävät efektiä, jota kutsutaan "yksinäisiksi" aalloksi, jotka ovat valoaaltoja, jotka säilyttävät muotonsa pitkiä matkoja. Soliton löydettiin ensimmäisen kerran 1800-luvun alussa, mutta sitä ei löydetty valosta, vaan British Industrial Canalin aalloista.
Johtava kirjoittaja Dr. Antoine Runge Fysiikan koulusta sanoi: Se, että solitoniaallot valossa säilyttävät muotonsa, tarkoittaa, että ne ovat erinomaisia ​​monissa sovelluksissa, mukaan lukien tietoliikenne ja spektroskopia. Vaikka näitä solitoneja tuottavat laserit ovat helppoja valmistaa, ne eivät kuitenkaan tuota paljon vaikutusta. Valmistuksessa käytettävien korkeaenergisten valopulssien tuottamiseksi tarvitaan täysin erilainen fyysinen järjestelmä. Tohtori Andrea Blanco-Redondo, tutkimuksen toinen kirjoittaja ja piifotoniikan johtaja Nokia Bell Labsissa Yhdysvalloissa, sanoi:
Soliton-laser on yksinkertaisin, kustannustehokkain ja tehokkain tapa saavuttaa nämä lyhyet pulssit. Toistaiseksi perinteiset solitonlaserit eivät kuitenkaan ole kyenneet tuottamaan tarpeeksi energiaa, ja uusi tutkimus voi tehdä solitonlasereista hyödyllisiä biolääketieteen sovelluksissa. Tämä tutkimus perustuu Sydneyn yliopiston fotoniikan ja optisten tieteiden instituutin ryhmän aiempaan tutkimukseen, joka julkaisi puhtaan neljännen asteen solitonin löydön vuonna 2016.
Laserfysiikan uudet lait
Tavallisessa solitonlaseerissa valon energia on kääntäen verrannollinen sen pulssin leveyteen. Yhtälöllä E=1/Ï todistetaan, että jos valon pulssiaika puolitetaan, saadaan kaksinkertainen energia. Neljättä solitonia käytettäessä valon energia on kääntäen verrannollinen pulssin keston kolmanteen potenssiin, eli E=1/Ï„3. Tämä tarkoittaa, että jos pulssiaika puolitetaan, sen tuottama energia kerrotaan 8:lla. Tutkimuksessa tärkeintä on todiste laserfysiikan uudesta laista. Tutkimus on osoittanut, että E=1/Ï„3, mikä muuttaa laserien käyttöä tulevaisuudessa.
Todiste tämän uuden lain vahvistamisesta antaa tutkimusryhmälle mahdollisuuden tehdä tehokkaampia solitonilasereita. Tässä tutkimuksessa tuotettiin lyhyitä pulsseja kuin sekunnissa biljoonaosa, mutta tutkimussuunnitelmalla voidaan saada lyhyempiä pulsseja. Tutkimuksen seuraava tavoite on tuottaa femtosekuntipulsseja, jotka tarkoittaisivat ultralyhyitä laserpulsseja, joiden huipputeho on satoja kilowattia. Tämäntyyppinen laser voi avata meille uuden tavan käyttää laseria, kun tarvitsemme korkeaa huippuenergiaa, mutta alusta ei vaurioidu.