Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει έναν νέο τύπο λέιζερ που μπορεί να παράγει μεγάλη ποσότητα ενέργειας σε σύντομο χρονικό διάστημα και έχει πιθανή αξία εφαρμογής στην οφθαλμολογία και την καρδιακή χειρουργική ή τη μηχανική λεπτών υλικών. Ο καθηγητής Martin Stucker, Διευθυντής του Ινστιτούτου Φωτονικών και Οπτικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ, δήλωσε: Το χαρακτηριστικό αυτού του λέιζερ είναι ότι όταν η διάρκεια του παλμού μειώνεται κάτω από το ένα τρισεκατομμύριο του δευτερολέπτου, η ενέργεια μπορεί " Η κορυφή έχει επιτευχθεί, γεγονός που το καθιστά ιδανικό υποψήφιο για επεξεργασία κοντών και ισχυρών παλμικών υλικών.

Μία εφαρμογή μπορεί να είναι χειρουργική επέμβαση κερατοειδούς, η οποία βασίζεται στην απαλή αφαίρεση υλικού από το μάτι, η οποία απαιτεί ισχυρούς και μικρούς παλμούς φωτός που δεν θερμαίνουν και βλάπτουν την επιφάνεια. Τα αποτελέσματα της έρευνάς τους δημοσιεύονται στο περιοδικό Natural Photonics. Οι επιστήμονες πέτυχαν αυτό το αξιοσημείωτο αποτέλεσμα επιστρέφοντας σε μια απλή τεχνολογία λέιζερ που βρίσκεται συνήθως στις τηλεπικοινωνίες, τη μετρολογία και τη φασματοσκοπία. Αυτά τα λέιζερ χρησιμοποιούν ένα εφέ που ονομάζεται " soliton " wave, το οποίο είναι ένα ελαφρύ κύμα που διατηρεί σχήμα σε μεγάλη απόσταση. Το soliton ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά στις αρχές του 19ου αιώνα, αλλά δεν βρέθηκε στο φως, αλλά στα κύματα του βρετανικού βιομηχανικού καναλιού.

Ο Δρ Antoine Runge, επικεφαλής συγγραφέας της Σχολής Φυσικής, δήλωσε: Το γεγονός ότι τα κύματα soliton στο φως διατηρούν το σχήμα τους σημαίνει ότι είναι εξαιρετικά σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων των τηλεπικοινωνιών και της φασματικής ανάλυσης. Ωστόσο, παρόλο που τα λέιζερ που παράγουν αυτά τα solitons είναι εύκολο να κατασκευαστούν, δεν θα έχουν μεγάλη επίδραση. Η παραγωγή παλμών φωτός υψηλής ενέργειας που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή απαιτεί εντελώς διαφορετικά φυσικά συστήματα. Η Δρ Andrea Blanco-Redondo, συν-συγγραφέας της μελέτης και επικεφαλής της φωτονικής πυριτίου στα Nokia Bell Laboratories στις Ηνωμένες Πολιτείες, δήλωσε: τα λέιζερ soliton είναι ο απλούστερος, πιο οικονομικός και πιο ισχυρός τρόπος για την επίτευξη αυτών των σύντομων παλμών. Ωστόσο, μέχρι στιγμής, τα παραδοσιακά λέιζερ soliton δεν μπόρεσαν να παράσχουν αρκετή ενέργεια και η νέα έρευνα μπορεί να κάνει τα λέιζερ soliton να διαδραματίζουν ρόλο στις βιοϊατρικές εφαρμογές.

  Αυτή η έρευνα βασίζεται στην έρευνα που είχε συσταθεί προηγουμένως από την ομάδα του Ινστιτούτου Φωτονικών και Οπτικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ, το οποίο δημοσίευσε την ανακάλυψη καθαρών solitons τέταρτης τάξης το 2016.

Νέοι νόμοι στη φυσική λέιζερ

Στα συνηθισμένα λέιζερ soliton, η ενέργεια του φωτός είναι αντιστρόφως ανάλογη με το πλάτος του παλμού του. Αποδεικνύεται από την εξίσωση E = 1 / τ ότι εάν ο χρόνος παλμού φωτός μειωθεί στο μισό, θα λάβετε διπλάσια ενέργεια. Με τέσσερις φορές soliton, η ενέργεια του φωτός είναι αντιστρόφως ανάλογη με την τρίτη ισχύ της διάρκειας παλμού, δηλαδή E = 1 / τ3. Αυτό σημαίνει ότι εάν ο χρόνος παλμού μειωθεί κατά το ήμισυ, η ενέργεια που παρέχει κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου θα πολλαπλασιαστεί επί 8 φορές. Στην έρευνα, το πιο σημαντικό πράγμα είναι ένας νέος νόμος στη φυσική λέιζερ. Η έρευνα αποδεικνύει ότι το E = 1 / τ3, το οποίο θα αλλάξει την εφαρμογή λέιζερ στο μέλλον.

Η απόδειξη της θέσπισης αυτού του νέου νόμου θα επιτρέψει στην ερευνητική ομάδα να κατασκευάσει πιο ισχυρά λέιζερ soliton. Σε αυτή τη μελέτη, παρήχθησαν παλμοί όσο το ένα τρισεκατομμύριο του δευτερολέπτου, αλλά το ερευνητικό έργο μπορεί να αποκτήσει μικρότερους παλμούς. Ο επόμενος στόχος της μελέτης είναι να παράγει παλμούς διάρκειας femtoseconds, πράγμα που σημαίνει εξαιρετικά σύντομους παλμούς λέιζερ με μέγιστες δυνάμεις εκατοντάδων κιλοβάτ. Αυτός ο τύπος λέιζερ μπορεί να ανοίξει έναν νέο τρόπο για να εφαρμόσουμε λέιζερ όταν απαιτείται υψηλή ενέργεια αιχμής, αλλά το υπόστρωμα δεν έχει υποστεί ζημιά!