Hvad er en Ultrashort-pulslaser?
Ultrashort-pulslaseren er et generisk navn på enhver type laser, der producerer pulser eller bursts af sammenhængende lys i ekstremt korte perioder, normalt målt i picosekunder eller femtosekunder. Et picosekund er en billion billion af et sekund og et femtosecond er 1.000 gange kortere end et picosecond eller en quadrillionth af et sekund. Disse skiftehastigheder for ultrashort-pulslaseren giver den mulighed for at overvinde nogle nedbrydningseffekter, som normale ikke-pulslasere støder på. Dette giver dem applikationer inden for militær teknologi, datakommunikation og inden for medicinsk videnskab, såsom til drab på vira i kroppen gennem ekstern laserbehandling uden at skade normalt levende væv.
Tidsintervallet, som pulsvarigheden spænder over i den nuværende ultrashort-pulslaserteknologi fra 2011, er fra et par picosekunder for hver laserpuls ned til 5 femtosekunder. Teknologien styres hen imod at skabe en ultrashort-pulslaser i attosekundområdet, men som ville have pulser, der opstod 1.000 gange hurtigere end en femtosekundslaser, eller en gang hver kvart sekund. Attosekundelasere giver forskere mulighed for at spore bevægelsen af elektroner rundt om atomkerner i realtid, hvilket ville hjælpe med både forskning og udvikling inden for fysik og kemi.
Mens de tidlige lasere var baseret på frembringelse af stråler af sammenhængende lys ved anvendelse af rubinkrystaller, anvendte femtosekundlasere titaniumdopet aluminiumoxid, en type blågrøn safir, der først blev produceret i 1986 til dette formål. Typisk pulsenergi fra en sådan 20 femtosekundslaser er ca. 3 nanojoule pr. Puls eller tre milliarddele af en joule. Da dette er en ekstrem lille mængde energi, forstærkes strålen ved hjælp af en ekstern strålekilde. Solid-state-materialer har vist sig at være de bedste forstærkere, hvor ytterbiumglas er det mest effektive og forstærker pulsen op til 100 joule per kvadratcentimeter. Tidlige forsøg på at anvende farvestoffer eller neodym: yttrium aluminium granatkrystaller forøgede pulsenergi fra 1 millijoule til 0,5 joule per kvadratcentimeter.
Der er mange potentielle anvendelser til brug af ultrashort-pulslaser. De ville tage fiberoptisk kommunikation med lyssignal transmission til et nyt niveau, hvilket giver mulighed for meget mere data at blive transporteret på en impulsstråle end fiberoptik i øjeblikket er i stand til fra 2011, hvilket giver udtrykket bredbånd en helt ny betydning. De kunne også bruges til at fjerne materialer væk fra en overflade og ændre det fra et fast stof til en gas uden at tilføje nogen varme i processen, hvilket ville forbedre ved forskellige industrielle skære- og formningsprocesser til metaller og kompositter. Teknologien tilbyder også fordelen ved at tjene som en ekstremt præcis form for skalpel i medicin til fjernelse af kræftsvulster eller reparation af den optiske hornhinde hos personer med svigtende syn.