Kas ir ultraīsa impulsa lāzers?

Īsā atbilde

Ultraīso impulsu lāzers ir vispārējs nosaukums jebkura veida lāzeram, kas rada koherentas gaismas impulsus vai uzliesmojumus ārkārtīgi īsā laika periodā, ko parasti mēra pikosekundēs vai femtosekundēs. Pikosekunde ir viena triljonā sekundes daļa, un femtosekunde ir 1,000 reižu īsāka par pikosekundi vai vienu sekundes kvadriljono daļu. Šie ultraīso impulsu lāzera pārslēgšanās ātrumi ļauj tam pārvarēt dažus degradācijas efektus, ar kuriem saskaras parastie lāzeri, kas nav impulsu. Tādējādi tie tiek izmantoti militārajā tehnoloģijā, datu komunikācijā un medicīnas zinātnē, piemēram, vīrusu iznīcināšanai organismā, izmantojot ārēju lāzerapstrādi, nekaitējot normāliem dzīviem audiem.

Laika diapazons, kurā impulsa ilgums aptver pašreizējo ultraīso impulsu lāzera tehnoloģiju, sākot ar 2011. gadu, ir no dažām pikosekundēm katram lāzera impulsam līdz 5 femtosekundēm. Tomēr tehnoloģija tiek virzīta uz ultraīsu impulsu lāzera izveidi attosekundes diapazonā, kura impulsi notiktu 1,000 reižu ātrāk nekā femtosekundes lāzers vai reizi sekundes kvintiljonajā daļā. Attosekundes lāzeri ļautu pētniekiem izsekot elektronu kustībai ap atomu kodoliem reāllaikā, kas palīdzētu gan fizikas, gan ķīmijas pētniecībā un attīstībā.

Kamēr agrīnie lāzeri balstījās uz koherentas gaismas staru ģenerēšanu, izmantojot rubīna kristālus, femtosekundes lāzeri izmanto ar titānu leģētu alumīnija oksīdu, zili zaļo safīra veidu, kas šim nolūkam pirmo reizi tika ražots 1986. gadā. Tipiskā impulsa enerģija no šāda 20 femtosekundu lāzera ir aptuveni 3 nanodžouli uz vienu impulsu jeb trīs miljardās džoula. Tā kā tas ir ārkārtīgi mazs enerģijas daudzums, staru kūlis tiek pastiprināts, izmantojot ārēju starojuma avotu. Cietvielu materiāli ir izrādījušies labākie pastiprinātāji, jo iterbija stikls ir visefektīvākais un pastiprina impulsu līdz 100 džouliem uz kvadrātcentimetru. Agrīnie mēģinājumi izmantot krāsvielas vai neodīma: itrija alumīnija granāta kristālus palielināja impulsa enerģiju no 1 milidžouliem līdz 0.5 džouliem uz kvadrātcentimetru.

Ir daudz iespējamo pielietojumu ultraīso impulsu lāzera izmantošanai. Tie paceltu optisko šķiedru sakarus ar gaismas signālu pārraidi uz jaunu līmeni, ļaujot impulsa starā pārnēsāt daudz vairāk datu, nekā 2011. gadā spēj pārraidīt optiskās šķiedras, piešķirot terminam platjosla pilnīgi jaunu nozīmi. Tos var izmantot arī materiālu ablēšanai prom no virsmas un mainot to no cietas uz gāzi, nepievienojot procesā nekādu siltumu, kas uzlabotu dažādus rūpnieciskos metālu un kompozītmateriālu griešanas un formēšanas procesus. Šī tehnoloģija piedāvā arī priekšrocības, jo tā kalpo kā ārkārtīgi precīzs skalpeļa veids medicīnā vēža audzēju noņemšanai vai optiskās radzenes labošanai cilvēkiem ar vāju redzi.

Īsā atbilde

Saistītie jautājumi