Tutkijat ovat kehittäneet uuden tyyppisen laserin, joka voi tuottaa suuren määrän energiaa lyhyessä ajassa ja jolla on potentiaalinen käyttöarvo oftalmologiassa, sydämen leikkauksessa tai hienojen materiaalien suunnittelussa. Sydneyn yliopiston fotoniikan ja optisen tieteen instituutin johtaja, professori Martin Stucker sanoi: Tämän laserin ominaispiirre on, että kun pulssin kesto pienenee alle biljoonan sekunnin, energia voi " Huippu saavutetaan, mikä tekee siitä ihanteellisen ehdokkaan lyhyiden ja voimakkaiden pulssimateriaalien käsittelyyn.
Yksi sovellus voi olla sarveiskalvon leikkaus, joka perustuu materiaalin poistamiseen varovasti silmästä, mikä vaatii voimakkaita ja lyhyitä valopulsseja, jotka eivät kuumenna eikä vahingoita pintaa. Heidän tutkimuksensa tulokset julkaistaan lehdessä Natural Photonics. Tutkijat saavuttivat tämän merkittävän tuloksen palaamalla yksinkertaiseen lasertekniikkaan, jota yleisesti käytetään tietoliikenteessä, metrologiassa ja spektroskopiassa. Nämä laserit käyttävät vaikutusta, jota kutsutaan " solitoni " aalto, joka on kevyt aalto, joka ylläpitää muotoa pitkän matkan. Solitoni löydettiin ensimmäisen kerran 1800-luvun alkupuolella, mutta sitä ei löytynyt valosta, vaan Britannian teollisuuskanavan aalloista.
Fysiikan koulun johtava kirjailija Dr. Antoine Runge sanoi: Se tosiasia, että valossa olevat soliton-aallot säilyttävät muodonsa, tarkoittaa, että ne ovat erinomaisia monissa sovelluksissa, mukaan lukien televiestintä ja spektrianalyysi. Vaikka näitä solitoneja tuottavia lasereita on helppo valmistaa, ne eivät kuitenkaan tuo paljon vaikutuksia. Valmistamisessa käytettävien korkeaenergisten pulssien tuottamiseksi tarvitaan täysin erilaisia fysikaalisia järjestelmiä. Tohtori Andrea Blanco-Redondo, tutkimuksen yhteiskirjailija ja piifotoniikan johtaja Nokia Bell Laboratories -yhtiössä Yhdysvalloissa, sanoi: solitonlaserit ovat yksinkertaisin, kustannustehokkain ja tehokkain tapa saavuttaa nämä lyhyet pulssit. Toistaiseksi perinteiset solitonlaserit eivät ole kyenneet tuottamaan tarpeeksi energiaa, ja uusi tutkimus voi tehdä solitonlasereista roolin biolääketieteellisissä sovelluksissa.
Tämä tutkimus perustuu Sydneyn yliopiston Fotoniikan ja optisten tieteiden instituutin ryhmän aiemmin perustamaan tutkimukseen, joka julkaisi vuonna 2016 puhtaan neljännen kertaluvun solitonien löytön.
Laserfysiikan uudet lait
Tavallisissa solitonlasereissa valon energia on käänteisesti verrannollinen sen pulssin leveyteen. Yhtälöllä E = 1 / τ todistetaan, että jos valopulssiaika puolittuu, saat kaksinkertaisen energian. Nelinkertaisella solitonilla valon energia on käänteisesti verrannollinen pulssin keston kolmanteen voimaan, ts. E = 1 / τ3. Tämä tarkoittaa, että jos pulssiaika puolittuu, tämän ajan kuluessa toimittama energia kerrotaan 8-kertaisesti. Tutkimuksessa tärkein asia on uusi laserfysiikan laki. Tutkimus osoittaa, että E = 1 / τ3, mikä muuttaa laserin käyttöä tulevaisuudessa.
Todiste uuden lain laatimisesta antaa tutkimusryhmälle mahdollisuuden valmistaa tehokkaampia solitonlasereita. Tässä tutkimuksessa kehitettiin pulsseja, jotka olivat lyhyitä kuin yksi biljoonaosa sekunnista, mutta tutkimusprojekti voi saada lyhyempiä pulsseja. Seuraava tutkimuksen tavoite on tuottaa pulsseja, joiden kesto on femtosekuntia, mikä tarkoittaa ultra-lyhyitä laserpulsseja, joiden huipputeho on satoja kilowatteja. Tämäntyyppinen laser voi avata meille uuden tavan käyttää laseria, kun tarvitaan korkeita huippunergiaa, mutta substraatti ei ole vaurioitunut!