Dr. Antoine Runge en un laboratorio de la Facultad de Física de la Universidad de Sydney. Crédito:Louise Cooper / Universidad de Sydney
Los científicos han desarrollado un nuevo tipo de láser que puede entregar grandes cantidades de energía en ráfagas de tiempo muy breves. con aplicaciones potenciales en cirugía ocular y cardíaca o la ingeniería de materiales delicados.
El Director del Instituto de Fotónica y Ciencias Ópticas de la Universidad de Sydney, Profesor Martijn de Sterke, dijo:"Este láser tiene la propiedad de que a medida que la duración de su pulso disminuye a menos de una billonésima de segundo, su energía podría ir por las nubes.
"Esto los convierte en candidatos ideales para el procesamiento de materiales que requieren pulsos potentes. Una aplicación podría ser en cirugía de córnea, que se basa en eliminar suavemente el material del ojo. Esto requiere fuerte, pulsos de luz cortos que no calientan y dañan la superficie ".
La investigación se publica hoy en Fotónica de la naturaleza .
Los científicos han logrado este notable resultado al volver a una tecnología láser simple que es común en las telecomunicaciones. metrología y espectroscopia. Estos láseres utilizan un efecto conocido como ondas de solitón, que son ondas de luz que mantienen su forma a grandes distancias.
Los solitones se identificaron por primera vez a principios del siglo XIX, no a la luz, sino a las olas del agua en los canales industriales de Inglaterra.
"El hecho de que las ondas de solitón en la luz mantengan su forma significa que son excelentes para una amplia gama de aplicaciones, incluidas las telecomunicaciones y la espectrometría, ", dijo el autor principal, el Dr. Antoine Runge de la Facultad de Física.
"Sin embargo, mientras que los láseres que producen estos solitones son fáciles de hacer, no tienen mucho impacto. Se requiere un sistema físico completamente diferente, y costoso, para producir los pulsos ópticos de alta energía utilizados en la fabricación ".
Coautora Dra. Andrea Blanco-Redondo, Jefe de Silicon Photonics en Nokia Bell Labs en EE. UU. dijo:"Los láseres Soliton son los más simples, Una forma rentable y robusta de lograr estas ráfagas cortas. Sin embargo, hasta ahora, Los láseres de solitón convencionales no podían suministrar suficiente energía.
"Nuestros resultados tienen el potencial de hacer que los láseres de solitón sean útiles para aplicaciones biomédicas, "dijo el Dr. Blanco-Redondo, quien estuvo anteriormente en el Nano Institute de la Universidad de Sydney.
Esta investigación se basa en trabajos anteriores establecidos por el equipo del Instituto de Fotónica y Ciencias Ópticas de la Universidad de Sydney, que publicó su descubrimiento de solitones cuárticos puros en 2016.
Una nueva ley en física láser
En un láser de solitón normal, la energía de la luz es inversamente proporcional a la duración de su pulso, demostrado por la ecuación E =1 / τ. Si reduce a la mitad el tiempo de pulso de la luz, obtienes el doble de energía.
Usando solitones cuárticos, la energía de la luz es inversamente proporcional a la tercera potencia de la duración del pulso, o E =1 / τ 3 . Esto significa que si su tiempo de pulso se reduce a la mitad, la energía que entrega en ese tiempo se multiplica por un factor de ocho.
"Es esta demostración de una nueva ley en la física del láser lo más importante en nuestra investigación, "Dijo el Dr. Runge." Hemos demostrado que E =1 / τ 3 y esperamos que esto cambie la forma en que se pueden aplicar los láseres en el futuro ".
El establecimiento de esta prueba de principio permitirá al equipo fabricar láseres solitones más potentes.
El Dr. Blanco-Redondo dijo:"En esta investigación producimos pulsos que son tan cortos como una billonésima de segundo, pero tenemos planes de ser mucho más cortos que eso ".
"Nuestro próximo objetivo es producir pulsos de duración de femtosegundos:una billonésima de segundo, "Dijo el Dr. Runge." Esto significará pulsos de láser ultracortos con cientos de kilovatios de potencia máxima ".
El profesor De Sterke dijo:"Esperamos que este tipo de láser pueda abrir una nueva forma de aplicar luz láser cuando necesitamos un pico de energía alto pero donde el material base no está dañado".
