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科学者たちは新しいタイプのレーザーを開発しました

2021-12-10

科学者たちは、短時間で大量のエネルギーを生成できる新しいタイプのレーザーを開発しました。これは、眼科や心臓外科、または微細材料工学に応用できる可能性があります。シドニー大学のフォトニクスおよび光学科学研究所の所長であるMartinDe Steck教授は、次のように述べています。このレーザーの特徴は、パルス幅が1兆分の1秒未満に短縮されると、エネルギーも「瞬時に「ピーク時には、これは短くて強力なパルスを必要とする材料を処理するための理想的な候補になります。
1つのアプリケーションは、角膜手術である可能性があります。これは、眼から物質を穏やかに除去することに依存します。これには、表面を加熱したり損傷したりしない強力で短い光パルスが必要です。研究結果は、ジャーナルNaturePhotonicsに掲載されています。科学者たちは、電気通信、計測学、分光法で一般的に見られる単純なレーザー技術に戻ることで、この驚くべき結果を達成しました。これらのレーザーは、「孤立」波と呼ばれる効果を使用します。これは、長距離にわたって形状を維持する光波です。ソリトンは19世紀初頭に最初に発見されましたが、光の中でではなく、英国の工業用運河の波の中で発見されました。
物理学部の筆頭著者であるアントワーヌ・ルンゲ博士は次のように述べています。光のソリトン波がその形状を維持しているという事実は、電気通信や分光法を含む幅広いアプリケーションで優れていることを意味します。ただし、これらのソリトンを生成するレーザーは製造が容易ですが、それほど大きな影響はありません。製造に使用される高エネルギーの光パルスを生成するには、まったく異なる物理システムが必要です。この研究の共著者であり、米国のノキアベル研究所のシリコンフォトニクスの責任者であるアンドレアブランコレドンド博士は次のように述べています。
ソリトンレーザーは、これらの短いパルスを達成するための最も簡単で、最も費用効果が高く、最も強力な方法です。しかし、これまでのところ、従来のソリトンレーザーは十分なエネルギーを提供することができず、新しい研究により、ソリトンレーザーは生物医学的用途に役立つ可能性があります。この研究は、2016年に純粋な4次ソリトンの発見を発表したシドニー大学のフォトニクスおよび光学科学研究所のチームによって確立された以前の研究に基づいています。
レーザー物理学の新しい法則
通常のソリトンレーザーでは、光のエネルギーはそのパルス幅に反比例します。式E = 1 /Ï„によって、光のパルス時間が半分になると、2倍のエネルギーが得られることが証明されます。 4番目のソリトンを使用すると、光のエネルギーはパルス幅の3乗に反比例します。つまり、E = 1 /Ï„ 3です。これは、パルス時間が半分になると、この時間に供給されるエネルギーが8倍になることを意味します。研究で最も重要なことは、レーザー物理学の新しい法則の証明です。研究により、E = 1 /Ï„ 3であることが証明されました。これにより、将来のレーザーの適用方法が変わります。
この新しい法律を確立する証拠は、研究チームがより強力なソリトンレーザーを作ることを可能にするでしょう。この研究では、1兆分の1秒という短いパルスが生成されましたが、研究計画ではより短いパルスを取得できます。研究の次の目標は、フェムト秒パルスを生成することです。これは、ピーク出力が数百キロワットの超短レーザーパルスを意味します。このタイプのレーザーは、高いピークエネルギーが必要であるが、基板が損傷していない場合に、レーザーを適用するための新しい方法を開くことができます。

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