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Los científicos han desarrollado un nuevo tipo de láser

2021-12-10
Los científicos han desarrollado un nuevo tipo de láser que puede generar mucha energía en un corto período de tiempo, que tiene aplicaciones potenciales en oftalmología y cirugía cardíaca o ingeniería de materiales finos. El profesor Martin De Steck, director del Instituto de Fotónica y Ciencias Ópticas de la Universidad de Sydney, dijo: La característica de este láser es que cuando la duración del pulso se reduce a menos de una billonésima de segundo, la energía también puede ser " instantáneamente "En su apogeo, esto lo convierte en un candidato ideal para procesar materiales que requieren pulsos cortos y potentes.
Una aplicación puede ser la cirugía de la córnea, que se basa en la eliminación suave de sustancias del ojo, lo que requiere pulsos de luz fuertes y cortos que no calentarán ni dañarán la superficie. Los resultados de la investigación se publican en la revista Nature Photonics. Los científicos lograron este notable resultado volviendo a una tecnología láser simple que se encuentra comúnmente en las telecomunicaciones, la metrología y la espectroscopia. Estos láseres utilizan un efecto llamado ondas "solitarias", que son ondas de luz que mantienen su forma a lo largo de largas distancias. El solitón se descubrió por primera vez a principios del siglo XIX, pero no se encontró en la luz, sino en las olas del Canal Industrial Británico.
El autor principal, el Dr. Antoine Runge de la Facultad de Física, dijo: El hecho de que las ondas de solitón en la luz mantengan su forma significa que son excelentes en una amplia gama de aplicaciones, incluidas las telecomunicaciones y la espectroscopia. Sin embargo, aunque los láseres que producen estos solitones son fáciles de fabricar, no tendrán mucho impacto. Para generar pulsos de luz de alta energía utilizados en la fabricación, se requiere un sistema físico completamente diferente. La Dra. Andrea Blanco-Redondo, coautora del estudio y directora de fotónica de silicio en Nokia Bell Labs en los Estados Unidos, dijo:
El láser de solitón es la forma más sencilla, rentable y potente de lograr estos pulsos cortos. Sin embargo, hasta ahora, los láseres de solitón tradicionales no han sido capaces de proporcionar suficiente energía, y las nuevas investigaciones pueden hacer que los láseres de solitón sean útiles en aplicaciones biomédicas. Esta investigación se basa en la investigación anterior establecida por el equipo del Instituto de Fotónica y Ciencias Ópticas de la Universidad de Sydney, que publicó el descubrimiento del solitón puro de cuarto orden en 2016.
Nuevas leyes en física láser
En un láser de solitón ordinario, la energía de la luz es inversamente proporcional al ancho de su pulso. Se demuestra por la ecuación E=1/Ï„ que si el tiempo de pulso de la luz se reduce a la mitad, se obtendrá el doble de energía. Usando el cuarto solitón, la energía de la luz es inversamente proporcional a la tercera potencia de la duración del pulso, es decir, E=1/Ï„3. Esto significa que si el tiempo de pulso se reduce a la mitad, la energía que entrega durante este tiempo se multiplicará por un factor de 8. En la investigación, lo más importante es la prueba de una nueva ley en la física del láser. La investigación ha demostrado que E=1/Ï„3, lo que cambiará la forma en que se aplican los láseres en el futuro.
La prueba del establecimiento de esta nueva ley permitirá al equipo de investigación fabricar láseres de solitones más potentes. En este estudio, se produjeron pulsos tan cortos como una billonésima de segundo, pero el plan de investigación puede obtener pulsos más cortos. El próximo objetivo de la investigación es generar pulsos de femtosegundos, lo que significaría pulsos láser ultracortos con potencias máximas de cientos de kilovatios. Este tipo de láser puede abrirnos una nueva forma de aplicar el láser cuando necesitamos un pico de energía alto pero el sustrato no está dañado.