Новий солітонний лазер здатний зосередити величезну енергію в надкоротких імпульсів світла

Jun 09 7:00 2020 Друк цієї статті

Робота цього лазера базується на використанні так званих биквадратных солітонів, нового фізичного ефекту, відкритого вченими цього ж інституту в 2016 році.

Зазначимо, що на світі існують лазери, використовують прості солітони, звані "кристалами світла" і які є хвилями світла, здатними зберігати свою форму на великих відстанях. І такі лазери вже досить давно використовуються в телекомунікаціях, метрології, спектрометрії та медицині. Вони прості і недорогі у виготовленні, але вони володіють одним істотним недоліком - дуже малою потужністю генерованих ними імпульсів світла.

Згідно законам фізики енергія імпульсу звичайного солитонного лазера обернено пропорційна тривалості цього імпульсу, E = 1/t. Якщо тривалість імпульсу скорочується в два рази, то його енергія збільшується пропорційно, теж у два рази. Однак, якщо в основі лазера лежить використання биквадратных солітонів, то енергія імпульсу вже стає обернено пропорційна тривалості в третього ступеня, E = 1/t^3. І в такому випадку дворазове скорочення тривалості імпульсу призведе до восьмикратному збільшення його енергії.

У своїх дослідженнях австралійські вчені експериментально довели, що співвідношення тривалості і енергії імпульсу світла нового лазера підпорядковується саме формулі E = 1/t^3. І саме в цьому криється можливість створення лазерів, що володіють більшою імпульсною піковою потужністю, ніж будь-які сучасні лазери.

В даний час досвідчений зразок биквадратного солитонного лазера здатний виробляти імпульси тривалістю в одну трильйонну частку секунди, пікова потужність яких вимірюється одиницями і десятками Ват. Але надалі вчені планують домогтися скорочення тривалості імпульсу до декількох фемтосекунд, квадриллионных часток секунди, після чого пікова потужність цих імпульсів буде обчислюватися вже сотнями кіловат.

І якщо австралійським вченим вдасться втілити свої задуми в життя, то створений ними лазер знайде масу областей для його практичного застосування, в першу чергу там, де потрібна обробка чого-небудь світлом високої інтенсивності з виключенням ризику нагріву і теплового пошкодження оброблюваного матеріалу. Наприклад, лазерної хірургії, де промінь світла не повинен завдавати ушкоджень тканин, що знаходяться поруч з місцем проведення операції.