Wetenschappers hebben een nieuw type laser ontwikkeld dat in korte tijd een grote hoeveelheid energie kan opwekken en een potentiële toepassingswaarde heeft in de oogheelkunde en hartchirurgie of fijne materiaaltechnologie. Professor Martin Stucker, directeur van het Institute of Photonics and Optical Sciences aan de Universiteit van Sydney, zei: Het kenmerk van deze laser is dat wanneer de pulsduur wordt verminderd tot minder dan een biljoenste van een seconde, de energie kan " De piek is bereikt, waardoor het een ideale kandidaat is voor het verwerken van korte en krachtige gepulseerde materialen.

Een van de toepassingen kan een hoornvliesoperatie zijn, waarbij wordt uitgegaan van het voorzichtig verwijderen van materiaal uit het oog, waarvoor sterke en korte lichtpulsen nodig zijn die niet verhitten en het oppervlak beschadigen. De resultaten van hun onderzoek worden gepubliceerd in het tijdschrift Natural Photonics. Wetenschappers bereikten dit opmerkelijke resultaat door terug te keren naar een eenvoudige lasertechnologie die veel voorkomt in telecommunicatie, metrologie en spectroscopie. Deze lasers gebruiken een effect genaamd " soliton " golf, dat is een lichtgolf die over een lange afstand vorm behoudt. De soliton werd voor het eerst ontdekt in het begin van de 19e eeuw, maar werd niet gevonden in het licht, maar in de golven van het Britse industriële kanaal.

Dr. Antoine Runge, de hoofdauteur van de School of Physics, zei: Het feit dat solitongolven in licht hun vorm behouden, betekent dat ze uitstekend zijn in een breed scala aan toepassingen, waaronder telecommunicatie en spectrale analyse. Hoewel de lasers die deze solitons produceren gemakkelijk te vervaardigen zijn, zullen ze niet veel impact hebben. Voor het genereren van hoogenergetische lichtpulsen die bij de fabricage worden gebruikt, zijn compleet andere fysieke systemen nodig. Dr. Andrea Blanco-Redondo, co-auteur van de studie en hoofd van siliciumfotonica bij Nokia Bell Laboratories in de Verenigde Staten, zei: solitonlasers zijn de eenvoudigste, meest kosteneffectieve en krachtigste manier om deze korte pulsen te bereiken. Maar tot nu toe hebben traditionele solitonlasers niet genoeg energie kunnen leveren, en nieuw onderzoek kan ervoor zorgen dat solitonlasers een rol spelen in biomedische toepassingen.

  Dit onderzoek bouwt voort op het onderzoek dat eerder was opgezet door het team van het Institute of Photonics and Optical Sciences aan de Universiteit van Sydney, dat in 2016 de ontdekking van pure vierde-orde solitons publiceerde.

Nieuwe wetten in de laserfysica

In gewone solitonlasers is de energie van licht omgekeerd evenredig met de pulsbreedte. Met de vergelijking E = 1 / τ wordt bewezen dat als de lichtpulstijd wordt gehalveerd, je tweemaal de energie krijgt. Bij een viervoudige soliton is de energie van het licht omgekeerd evenredig met het derde vermogen van de pulsduur, namelijk E = 1 / τ3. Dit betekent dat als de pulstijd wordt gehalveerd, de energie die het gedurende deze tijd levert, wordt vermenigvuldigd met 8 keer. In het onderzoek is het belangrijkste een nieuwe wet in de laserfysica. Het onderzoek bewijst dat E = 1 / τ3, wat de toepassing van laser in de toekomst zal veranderen.

Het bewijs dat deze nieuwe wet is vastgesteld, stelt het onderzoeksteam in staat krachtigere solitonlasers te produceren. In deze studie werden pulsen van slechts een biljoenste van een seconde gegenereerd, maar het onderzoeksproject kan kortere pulsen verkrijgen. Het volgende doel van de studie is het genereren van pulsen met een duur van femtoseconden, wat ultrakorte laserpulsen betekent met een piekvermogen van honderden kilowatt. Dit type laser kan voor ons een nieuwe manier openen om laser toe te passen wanneer hoge piekenergie vereist is, maar het substraat niet beschadigd is!