Wissenschaftler haben einen neuen Lasertyp entwickelt
2021-12-10
Wissenschaftler haben einen neuartigen Laser entwickelt, der in kurzer Zeit viel Energie erzeugen kann, was potenzielle Anwendungen in der Augenheilkunde und Herzchirurgie oder in der Feinmaterialtechnik hat. Professor Martin De Steck, Direktor des Institute of Photonics and Optical Sciences an der University of Sydney, sagte: „Die Besonderheit dieses Lasers ist, dass bei einer Reduzierung der Pulsdauer auf weniger als eine Billionstel Sekunde auch die Energie reduziert werden kann.“ „In der Spitze ist dies ein idealer Kandidat für die Verarbeitung von Materialien, die kurze und kräftige Pulse erfordern. Eine Anwendung kann die Hornhautchirurgie sein, bei der Substanzen vorsichtig aus dem Auge entfernt werden, was starke und kurze Lichtimpulse erfordert, die die Oberfläche nicht erhitzen und beschädigen. Die Forschungsergebnisse werden im Fachjournal Nature Photonics veröffentlicht. Wissenschaftler erreichten dieses bemerkenswerte Ergebnis, indem sie zu einer einfachen Lasertechnologie zurückkehrten, die üblicherweise in der Telekommunikation, Metrologie und Spektroskopie zu finden ist. Diese Laser verwenden einen Effekt, der als „einsame“ Wellen bezeichnet wird, bei denen es sich um Lichtwellen handelt, die ihre Form über große Entfernungen beibehalten. Soliton wurde erstmals im frühen 19. Jahrhundert entdeckt, aber nicht im Licht, sondern in den Wellen des britischen Industriekanals. Hauptautor Dr. Antoine Runge von der School of Physics sagte: Die Tatsache, dass Solitonenwellen im Licht ihre Form behalten, bedeutet, dass sie für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Telekommunikation und Spektroskopie, hervorragend geeignet sind. Obwohl die Laser, die diese Solitonen erzeugen, einfach herzustellen sind, werden sie jedoch nicht viel bewirken. Um hochenergetische Lichtpulse für die Fertigung zu erzeugen, ist ein völlig anderes physikalisches System erforderlich. Dr. Andrea Blanco-Redondo, Co-Autorin der Studie und Leiterin der Silizium-Photonik bei Nokia Bell Labs in den Vereinigten Staaten, sagte: Der Solitonenlaser ist die einfachste, kostengünstigste und leistungsstärkste Methode, um diese kurzen Pulse zu erreichen. Bisher waren herkömmliche Solitonenlaser jedoch nicht in der Lage, genügend Energie bereitzustellen, und neue Forschungsergebnisse könnten Solitonenlaser für biomedizinische Anwendungen nützlich machen. Diese Forschung baut auf früheren Forschungsarbeiten des Teams des Institute of Photonics and Optical Sciences an der University of Sydney auf, das 2016 die Entdeckung von reinem Soliton vierter Ordnung veröffentlichte. Neue Gesetze in der Laserphysik Bei einem gewöhnlichen Solitonenlaser ist die Lichtenergie umgekehrt proportional zu seiner Impulsbreite. Durch die Gleichung E=1/Ï„ ist bewiesen, dass bei einer Halbierung der Pulszeit des Lichts die doppelte Energie erhalten wird. Mit dem vierten Soliton ist die Lichtenergie umgekehrt proportional zur dritten Potenz der Pulsdauer, also E=1/Ï„3. Das bedeutet, dass bei einer Halbierung der Pulszeit die Energie, die er in dieser Zeit liefert, mit dem Faktor 8 multipliziert wird. In der Forschung geht es vor allem um den Nachweis einer neuen Gesetzmäßigkeit in der Laserphysik. Die Forschung hat bewiesen, dass E = 1/Ï„3, was die Art und Weise, wie Laser in Zukunft angewendet werden, verändern wird. Der Nachweis dieses neuen Gesetzes wird es dem Forschungsteam ermöglichen, leistungsfähigere Solitonenlaser herzustellen. In dieser Studie wurden Pulse von nur einer Billionstel Sekunde erzeugt, aber der Forschungsplan kann kürzere Pulse erhalten. Das nächste Ziel der Forschung ist die Erzeugung von Femtosekundenpulsen, also ultrakurzen Laserpulsen mit Spitzenleistungen von mehreren hundert Kilowatt. Diese Art von Laser kann uns eine neue Möglichkeit eröffnen, Laser anzuwenden, wenn wir eine hohe Spitzenenergie benötigen, aber das Substrat nicht beschädigt wird.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
