Vědci vyvinuli nový typ laseru, který dokáže generovat velké množství energie v krátkém čase a má potenciální aplikační hodnotu v oftalmologii a srdeční chirurgii nebo ve výrobě jemných materiálů. Profesor Martin Stucker, ředitel Ústavu fotoniky a optických věd na University of Sydney, řekl: Charakteristikou tohoto laseru je, že když se doba trvání pulsu zkrátí pod jednu biliontinu sekundy, energie může " Je dosaženo vrcholu, což z něj činí ideální kandidát pro zpracování krátkých a silných pulzních materiálů.

Jednou aplikací může být chirurgie rohovky, která se spoléhá na šetrné odstranění materiálu z oka, což vyžaduje silné a krátké světelné pulzy, které se nezahřívají a nepoškozují povrch. Výsledky jejich výzkumu jsou publikovány v časopise Natural Photonics. Vědci dosáhli tohoto pozoruhodného výsledku návratem k jednoduché laserové technologii běžně se vyskytující v telekomunikacích, metrologii a spektroskopii. Tyto lasery používají efekt zvaný " soliton " vlna, což je světelná vlna, která udržuje tvar na velkou vzdálenost. Soliton byl poprvé objeven na počátku 19. století, ale nebyl nalezen ve světle, ale ve vlnách britského průmyslového kanálu.

Dr. Antoine Runge, vedoucí autor z Fyzikální školy, řekl: Skutečnost, že solitonové vlny ve světle udržují svůj tvar, znamená, že jsou vynikající v široké škále aplikací, včetně telekomunikací a spektrální analýzy. Přestože se lasery, které tyto solitony vyrábějí, snadno vyrábějí, nepřinesou velký dopad. Pro generování vysokoenergetických světelných pulzů používaných ve výrobě je zapotřebí zcela odlišných fyzikálních systémů. Dr. Andrea Blanco-Redondo, spoluautorka studie a vedoucí silikonové fotoniky v Nokia Bell Laboratories ve Spojených státech, uvedla: solitonové lasery jsou nejjednodušší, nákladově nejefektivnější a nejúčinnějším způsobem, jak dosáhnout těchto krátkých pulzů. Dosud však tradiční solitonové lasery nebyly schopny poskytnout dostatek energie a podle nového výzkumu může solitonové lasery hrát roli v biomedicínských aplikacích.

  Tento výzkum vychází z výzkumu, který dříve vytvořil tým Ústavu fotoniky a optických věd University of Sydney, který v roce 2016 zveřejnil objev čistých solitonů čtvrtého řádu.

Nové zákony ve fyzice laserů

V běžných solitonových laserech je energie světla nepřímo úměrná jeho šířce pulsu. Rovnicí E = 1 / τ je prokázáno, že pokud je doba světelného pulsu snížena na polovinu, získáte dvojnásobek energie. Při čtyřnásobném solitonu je energie světla nepřímo úměrná třetímu výkonu trvání pulsu, tj. E = 1 / τ3. To znamená, že pokud se doba pulsu sníží na polovinu, energie, kterou dodává během této doby, se vynásobí 8krát. Ve výzkumu je nejdůležitější nový zákon v laserové fyzice. Výzkum dokazuje, že E = 1 / τ3, což v budoucnu změní použití laseru.

Důkaz o zavedení tohoto nového zákona umožní výzkumnému týmu vyrábět výkonnější solitonové lasery. V této studii byly generovány impulsy kratší než jedna biliontina sekundy, ale výzkumný projekt může získat kratší pulzy. Dalším cílem studie je generovat pulzy s dobou trvání femtosekund, což bude znamenat ultra-krátké laserové pulzy s maximálním výkonem stovek kilowattů. Tento typ laseru nám může otevřít nový způsob, jak aplikovat laser, když je vyžadována vysoká energie, ale substrát není poškozen!