Forskare har utvecklat en ny typ av laser som kan generera en stor mängd energi på kort tid och som har ett potentiellt tillämpningsvärde inom oftalmologi och hjärtkirurgi eller finskalig materialteknik.Professor Martin Stucker, chef för Institutet för photonics och Optical Sciences vid Sydneys universitet, sade: Karakteristiken för denna laser är att när pulsen minskas till under en triljondel av en sekund, kan energin " Topptoppen är nådd, vilket gör den till en idealisk kandidat för bearbetning av korta och kraftfulla pulsade material.

En applicering kan vara kornealkirurgi, som förlitar sig på att försiktigt avlägsna material från ögat, vilket kräver starka och korta ljuspulser som inte värmer och skadar ytan.Resultaten av deras forskning offentliggörs i Natural Photonics.Forskare uppnådde detta anmärkningsvärda resultat genom att återgå till en enkel laserteknik som ofta finns inom telekommunikation, metrologi och spektroskopi.Dessa lasrar använder en effekt som kallas " soliton " Våg, som är en ljusvåg som upprätthåller formen på långt avstånd.Soliton upptäcktes först i början av 1800-talet, men den hittades inte i ljuset, utan i vågor av den brittiska industriella kanalen.

Dr Antoine Runge, den ledande författaren från fysikskolan, sade: Det faktum att solitonvågor i ljuset håller formen innebär att de är utmärkta i ett stort antal tillämpningar, inklusive telekommunikationer och spektrala analyser.Men även om de lasrar som producerar dessa solitoner är lätta att tillverka, kommer de inte att ge någon större effekt.För att generera högenergistrålar som används vid tillverkning krävs helt olika fysiska system.Dr Andrea Blanco-Redondo, medförfattare till studien och chef för kiselfotonik vid Nokia Bell Laboratories i Förenta staterna, sade: solon-lasrar är det enklaste, mest kostnadseffektiva och mäktigaste sättet att uppnå dessa korta pulser.Hittills har dock traditionella solon-lasrar inte kunnat ge tillräckligt med energi, och ny forskning kan få Soliton-lasrar att spela en roll i biomedicinska tillämpningar.

  Denna forskning bygger på den forskning som tidigare har inrättats av gruppen för Institute of Photonics and Optical Sciences vid Sydneys universitet, som publicerade upptäckten av rena parasollos i 2016.

Nya lagar inom laserfysik

I vanliga solitonlasrar är ljusets energi omvänt proportionell mot dess pulsbredd.Det bevisas av ekvationen E=1/gren964; att om ljuspulsen halveras, får du dubbelt så mycket energi.Med en fyrafaldig soliton är ljusets energi omvänt proportionell mot den tredje kraften i pulsdurationen, ie E=1/964;3.Det betyder att om pulstiden halveras, kommer den energi som den levererar under denna tid att multipliceras med åtta gånger.I forskningen är det viktigaste en ny lag inom laserfysik.Forskningen visar att E=1/964;3, som kommer att förändra användningen av laser i framtiden.

Bevis på att denna nya lag införs kommer att göra det möjligt för forskarlaget att tillverka kraftfullare solitonlasrar.I denna studie skapades pulser så korta som en triljondel av en andra, men forskningsprojektet kan få kortare pulser.Nästa mål för studien är att generera pulser med en varaktighet av femtosekund, vilket kommer att innebära ultrakorta laserpulser med toppkrafter av hundratals kilowatt.Denna typ av laser kan öppna upp ett nytt sätt för oss att använda laser när hög toppenergi krävs men substratet är inte skadat!