Co to jest ultradźwiękowy laser pulsacyjny?
Ultrakrótki laser impulsowy to ogólna nazwa każdego rodzaju lasera, który wytwarza impulsy lub rozbłyski spójnego światła w bardzo krótkim czasie, zwykle mierzonym w pikosekundach lub femtosekundach. Pikosekunda to jedna trylionowa sekundy, a femtosekunda jest 1000 razy krótsza niż pikosekunda lub jedna kwadrylionowa sekundy. Te prędkości przełączania ultradźwiękowego lasera pulsacyjnego pozwalają mu przezwyciężyć pewne efekty degradacji, na jakie napotykają normalne lasery bez pulsu. Daje to im zastosowania w technologii wojskowej, transmisji danych oraz w naukach medycznych, takich jak zabijanie wirusów w ciele poprzez zewnętrzne leczenie laserowe, bez szkody dla normalnej żywej tkanki.
Przedział czasu, jaki obejmuje czas trwania impulsu w obecnej technologii ultrakrótkich impulsów laserowych od 2011 r., Wynosi od kilku pikosekund dla każdego impulsu laserowego do 5 femtosekund. Technologia jest jednak ukierunkowana na stworzenie ultrakrótkiego lasera impulsowego w zakresie attosekundowym, który miałby pulsacje, które pojawiałyby się 1000 razy szybciej niż laser femtosekundowy, lub co kwadransillion sekundy. Lasery attosekundowe pozwoliłyby badaczom śledzić ruch elektronów wokół jąder atomowych w czasie rzeczywistym, co pomogłoby w badaniach i rozwoju zarówno fizyki, jak i chemii.
Podczas gdy wczesne lasery opierały się na generowaniu wiązek spójnego światła za pomocą rubinowych kryształów, lasery femtosekundowe wykorzystują tlenek glinu domieszkowany tytanem, rodzaj niebiesko-zielonego szafiru wyprodukowanego po raz pierwszy w 1986 roku. Typowa energia impulsu z takiego 20 femtosekundowego lasera wynosi około 3 nanodżuli na impuls, czyli trzy miliardy dżuli. Ponieważ jest to wyjątkowo mała ilość energii, wiązka jest wzmacniana za pomocą zewnętrznego źródła promieniowania. Materiały półprzewodnikowe okazały się najlepszymi wzmacniaczami, przy czym szkło iterbu jest najbardziej skuteczne i wzmacnia puls do 100 dżuli na centymetr kwadratowy. Wczesne próby z użyciem barwników lub neodymu: kryształy granatu itru i aluminium zwiększały energię impulsu z 1 milijula do 0,5 dżula na centymetr kwadratowy.
Istnieje wiele potencjalnych zastosowań zastosowania ultrakrótkiego lasera pulsacyjnego. Przenosiliby komunikację światłowodową poprzez transmisję sygnału świetlnego na nowy poziom, umożliwiając przenoszenie znacznie większej ilości danych na wiązce impulsowej niż jest to obecnie możliwe w przypadku światłowodów od 2011 r., Co nadaje temu terminowi szerokopasmowego zupełnie nowe znaczenie. Można je również wykorzystać do ablacji materiałów z powierzchni i zmiany z ciała stałego na gaz bez dodawania ciepła w procesie, co poprawiłoby różne przemysłowe procesy cięcia i kształtowania metali i kompozytów. Technologia ta ma również tę zaletę, że służy jako niezwykle precyzyjna forma skalpela w medycynie do usuwania guzów nowotworowych lub naprawy rogówki optycznej u osób z wadą wzroku.