Ученые разработали новый тип лазера, который может генерировать большое количество энергии за короткое время и имеет потенциальную ценность для применения в офтальмологии и кардиохирургии или в разработке тонких материалов. Профессор Мартин Штукер, директор Института фотоники и оптических наук в Университете Сиднея, сказал: «Характеристика этого лазера заключается в том, что при уменьшении длительности импульса до уровня менее одной триллионной доли секунды энергия может " Пик достигнут, что делает его идеальным кандидатом для обработки коротких и мощных импульсных материалов.

Одним из применений может быть хирургия роговицы, которая основывается на осторожном удалении материала из глаза, который требует сильных и коротких световых импульсов, которые не нагревают и не повреждают поверхность. Результаты их исследований опубликованы в журнале Natural Photonics. Ученые достигли этого замечательного результата, вернувшись к простой лазерной технологии, широко используемой в телекоммуникациях, метрологии и спектроскопии. Эти лазеры используют эффект под названием " солитон " волна, которая представляет собой световую волну, которая поддерживает форму на большом расстоянии. Впервые солитон был обнаружен в начале 19 века, но не на свету, а в волнах британского промышленного канала.

Доктор Антуан Рунге, ведущий автор из Школы физики, сказал: «Тот факт, что солитонные волны в свете сохраняют свою форму, означает, что они превосходны в широком спектре приложений, включая телекоммуникации и спектральный анализ. Однако, хотя лазеры, которые производят эти солитоны, просты в изготовлении, они не принесут большого эффекта Для генерации высокоэнергетических световых импульсов, используемых в производстве, требуются совершенно разные физические системы. Доктор Андреа Бланко-Редондо, соавтор исследования и руководитель кремниевой фотоники в Nokia Bell Laboratories в Соединенных Штатах, сказал: солитонные лазеры - это самый простой, самый экономичный и самый мощный способ для достижения этих коротких импульсов. Однако до сих пор традиционные солитонные лазеры не могли обеспечить достаточно энергии, и новые исследования могут заставить солитонные лазеры играть роль в биомедицинских приложениях.

  Это исследование основано на исследовании, ранее проведенном группой Института фотоники и оптических наук при Сиднейском университете, которая опубликовала открытие чистых солитонов четвертого порядка в 2016 году.

Новые законы в лазерной физике

В обычных солитонных лазерах энергия света обратно пропорциональна его ширине импульса. Уравнением E = 1 / τ доказано, что если время светового импульса уменьшится вдвое, вы получите удвоенную энергию. При четырехкратном солитоне энергия света обратно пропорциональна третьей степени длительности импульса, т.е. E = 1 / τ3. Это означает, что если время импульса уменьшается вдвое, энергия, которую он доставляет в течение этого времени, будет умножена в 8 раз. В исследовании самым важным является новый закон в лазерной физике. Исследование доказывает, что E = 1 / τ3, что изменит применение лазера в будущем.

Доказательство принятия этого нового закона позволит исследовательской группе производить более мощные солитонные лазеры. В этом исследовании генерировались импульсы с точностью до одной триллионной секунды, но исследовательский проект может получить более короткие импульсы. Следующая цель исследования - генерировать импульсы длительностью в фемтосекунды, что будет означать ультракороткие лазерные импульсы с пиковой мощностью в сотни киловатт. Этот тип лазера может открыть для нас новый способ применения лазера, когда требуется высокая пиковая энергия, но подложка не повреждена!