Gli scienziati hanno sviluppato un nuovo tipo di laser
2021-12-10
Gli scienziati hanno sviluppato un nuovo tipo di laser in grado di generare molta energia in un breve periodo di tempo, che ha potenziali applicazioni in oftalmologia, cardiochirurgia o ingegneria dei materiali fini. Il professor Martin De Steck, direttore dell'Institute of Photonics and Optical Sciences dell'Università di Sydney, ha dichiarato: La caratteristica di questo laser è che quando la durata dell'impulso si riduce a meno di un trilionesimo di secondo, l'energia può anche essere" immediatamente "Al suo apice, questo lo rende un candidato ideale per la lavorazione di materiali che richiedono impulsi brevi e potenti. Un'applicazione può essere la chirurgia corneale, che si basa sulla rimozione delicata delle sostanze dall'occhio, che richiede impulsi luminosi forti e brevi che non si riscaldino e non danneggino la superficie. I risultati della ricerca sono pubblicati sulla rivista Nature Photonics. Gli scienziati hanno ottenuto questo straordinario risultato tornando a una semplice tecnologia laser che si trova comunemente nelle telecomunicazioni, nella metrologia e nella spettroscopia. Questi laser utilizzano un effetto chiamato onde "solitarie", che sono onde luminose che mantengono la loro forma su lunghe distanze. Il Soliton fu scoperto per la prima volta all'inizio del XIX secolo, ma non fu trovato alla luce, ma nelle onde del British Industrial Canal. L'autore principale, il dottor Antoine Runge della School of Physics, ha affermato: Il fatto che le onde solitoniche nella luce mantengano la loro forma significa che sono eccellenti in un'ampia gamma di applicazioni, comprese le telecomunicazioni e la spettroscopia. Tuttavia, sebbene i laser che producono questi solitoni siano facili da fabbricare, non avranno molto impatto. Per generare impulsi di luce ad alta energia utilizzati nella produzione, è necessario un sistema fisico completamente diverso. Il dottor Andrea Blanco-Redondo, coautore dello studio e responsabile della fotonica del silicio presso i Nokia Bell Labs negli Stati Uniti, ha dichiarato: Il laser soliton è il modo più semplice, più economico e più potente per ottenere questi brevi impulsi. Tuttavia, finora, i laser solitoni tradizionali non sono stati in grado di fornire energia sufficiente e una nuova ricerca potrebbe rendere i laser solitoni utili nelle applicazioni biomediche. Questa ricerca si basa sulla precedente ricerca stabilita dal team dell'Institute of Photonics and Optical Sciences dell'Università di Sydney, che ha pubblicato la scoperta del solitone puro del quarto ordine nel 2016. Nuove leggi nella fisica dei laser In un normale laser soliton, l'energia della luce è inversamente proporzionale alla sua larghezza di impulso. È dimostrato dall'equazione E=1/Ï„ che se il tempo di impulso della luce viene dimezzato, si otterrà il doppio dell'energia. Utilizzando il quarto solitone, l'energia della luce è inversamente proporzionale alla terza potenza della durata dell'impulso, cioè E=1/Ï„3. Ciò significa che se il tempo dell'impulso viene dimezzato, l'energia erogata durante questo tempo sarà moltiplicata per un fattore 8. Nella ricerca, la cosa più importante è la dimostrazione di una nuova legge nella fisica dei laser. La ricerca ha dimostrato che E=1/Ï„3, che cambierà il modo in cui i laser verranno applicati in futuro. La prova di stabilire questa nuova legge consentirà al team di ricerca di realizzare laser solitoni più potenti. In questo studio sono stati prodotti impulsi di appena un trilionesimo di secondo, ma il piano di ricerca può ottenere impulsi più brevi. Il prossimo obiettivo della ricerca è generare impulsi di femtosecondi, il che significherebbe impulsi laser ultracorti con potenze di picco di centinaia di kilowatt. Questo tipo di laser può aprire un nuovo modo per noi di applicare il laser quando abbiamo bisogno di un'energia di picco elevata ma il substrato non è danneggiato.
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