O que é um laser de pulso Ultrashort?
O laser de pulso ultracurto é um nome genérico para qualquer tipo de laser que produz pulsos ou rajadas de luz coerente em períodos extremamente curtos, geralmente medidos em picossegundos ou femtossegundos. Um picossegundo é um bilionésimo de segundo e um femtossegundo é 1.000 vezes menor que um picossegundo ou um quadrilionésimo de segundo. Essas taxas de comutação para o laser de pulso ultracurto permitem superar alguns efeitos de degradação que os lasers normais sem pulso encontram. Isso lhes dá aplicações em tecnologia militar, comunicação de dados e ciência médica, como na morte de vírus no corpo através de tratamento com laser externo, sem prejudicar o tecido vivo normal.
O intervalo de tempo que a duração do pulso se estende na atual tecnologia de laser de pulso ultracurto a partir de 2011 é de alguns picossegundos para cada pulso de laser até 5 femtossegundos. A tecnologia está sendo direcionada para a criação de um laser de pulso ultracurto na faixa de um segundo, no entanto, que teria pulsos que ocorreram 1.000 vezes mais rapidamente que um laser de femtossegundo ou uma vez a cada quintilhionésimo de segundo. Os lasers de um átomo de segundo permitiriam aos pesquisadores rastrear o movimento dos elétrons em torno dos núcleos atômicos em tempo real, o que ajudaria na pesquisa e no desenvolvimento da física e da química.
Enquanto os lasers iniciais eram baseados na geração de feixes de luz coerente usando cristais de rubi, os lasers de femtossegundos usam óxido de alumínio dopado com titânio, um tipo de safira azul esverdeado produzida pela primeira vez em 1986 para esse fim. A energia de pulso típica de um laser de 20 femtossegundos é de cerca de 3 nanojoules por pulso, ou três bilionésimos de joule. Como se trata de uma quantidade extremamente pequena de energia, o feixe é amplificado usando uma fonte externa de radiação. Os materiais de estado sólido provaram ser os melhores amplificadores, sendo o vidro de itérbio o mais eficaz e amplificando o pulso até 100 joules por centímetro quadrado. As primeiras tentativas de usar corantes ou cristais de granada de alumínio e ítrio-ítrio aumentaram a energia do pulso de 1 milijoule para 0,5 joules por centímetro quadrado.
Existem muitas aplicações em potencial para o uso do laser de pulso ultracurto. Eles levariam as comunicações de fibra ótica por transmissão de sinal de luz a um novo nível, permitindo que muito mais dados fossem transportados em um feixe de pulso do que a fibra ótica é atualmente capaz a partir de 2011, dando ao termo banda larga um novo significado. Eles também poderiam ser usados para remover materiais da superfície e alterá-los de sólidos para gases sem adicionar calor no processo, o que melhoraria os vários processos industriais de corte e modelagem de metais e compósitos. A tecnologia também oferece a vantagem de servir como uma forma extremamente precisa de bisturi na medicina para remover tumores cancerígenos ou reparar a córnea óptica em pessoas com problemas de visão.