Wissenschaftler haben einen neuen Lasertyp entwickelt, der in kurzer Zeit eine große Energiemenge erzeugen kann und einen potenziellen Anwendungswert in der Augenheilkunde und Herzchirurgie oder in der Feinstofftechnik hat. Professor Martin Stucker, Direktor des Instituts für Photonik und optische Wissenschaften an der Universität von Sydney, sagte: Das Merkmal dieses Lasers ist, dass die Energie kann, wenn die Pulsdauer auf unter eine Billionstelsekunde reduziert wird " Der Peak ist erreicht, was ihn zu einem idealen Kandidaten für die Verarbeitung von kurzen und leistungsstarken gepulsten Materialien macht.
Eine Anwendung kann eine Hornhautoperation sein, bei der Material vorsichtig aus dem Auge entfernt wird, was starke und kurze Lichtimpulse erfordert, die die Oberfläche nicht erwärmen und beschädigen. Die Ergebnisse ihrer Forschung werden in der Zeitschrift Natural Photonics veröffentlicht. Wissenschaftler erzielten dieses bemerkenswerte Ergebnis, indem sie zu einer einfachen Lasertechnologie zurückkehrten, die in der Telekommunikation, Messtechnik und Spektroskopie üblich ist. Diese Laser verwenden einen Effekt namens " Soliton " Welle, bei der es sich um eine Lichtwelle handelt, die über große Entfernungen ihre Form beibehält. Das Soliton wurde erstmals im frühen 19. Jahrhundert entdeckt, aber nicht im Licht, sondern in den Wellen des britischen Industriekanals.
Dr. Antoine Runge, der Hauptautor der School of Physics, sagte: Die Tatsache, dass Solitonenwellen im Licht ihre Form behalten, bedeutet, dass sie in einer Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Telekommunikation und Spektralanalyse, hervorragend sind. Obwohl die Laser, die diese Solitonen erzeugen, leicht herzustellen sind, bringen sie keine großen Auswirkungen. Um hochenergetische Lichtimpulse zu erzeugen, die in der Fertigung verwendet werden, sind völlig unterschiedliche physikalische Systeme erforderlich. Dr. Andrea Blanco-Redondo, Mitautorin der Studie und Leiterin der Siliziumphotonik bei Nokia Bell Laboratories in den USA, sagte: Solitonenlaser sind der einfachste, kostengünstigste und leistungsstärkste Weg, um diese kurzen Impulse zu erzielen. Bisher konnten herkömmliche Solitonenlaser jedoch nicht genügend Energie liefern, und neue Forschungsergebnisse könnten dazu führen, dass Solitonenlaser in biomedizinischen Anwendungen eine Rolle spielen.
Diese Forschung baut auf der Forschung auf, die zuvor vom Team des Instituts für Photonik und Optische Wissenschaften der Universität von Sydney durchgeführt wurde, das 2016 die Entdeckung reiner Solitonen vierter Ordnung veröffentlichte.
Neue Gesetze in der Laserphysik
Bei gewöhnlichen Solitonenlasern ist die Energie des Lichts umgekehrt proportional zu seiner Impulsbreite. Die Gleichung E = 1 / τ beweist, dass Sie bei Halbierung der Lichtimpulszeit die doppelte Energie erhalten. Bei einem vierfachen Soliton ist die Energie des Lichts umgekehrt proportional zur dritten Potenz der Pulsdauer, dh E = 1 / τ3. Das heißt, wenn die Pulszeit halbiert wird, wird die Energie, die sie während dieser Zeit liefert, mit dem 8-fachen multipliziert. In der Forschung ist das Wichtigste ein neues Gesetz in der Laserphysik. Die Forschung beweist, dass E = 1 / τ3 ist, was die Anwendung von Laser in Zukunft verändern wird.
Der Nachweis der Einführung dieses neuen Gesetzes wird es dem Forschungsteam ermöglichen, leistungsstärkere Solitonenlaser herzustellen. In dieser Studie wurden Impulse von nur einer Billionstel Sekunde erzeugt, aber das Forschungsprojekt kann kürzere Impulse erhalten. Das nächste Ziel der Studie ist die Erzeugung von Impulsen mit einer Dauer von Femtosekunden, dh ultrakurze Laserpulse mit Spitzenleistungen von Hunderten von Kilowatt. Dieser Lasertyp kann uns eine neue Möglichkeit eröffnen, Laser anzuwenden, wenn hohe Spitzenenergie erforderlich ist, das Substrat jedoch nicht beschädigt wird!