Galingas, kaip niekada anksčiau – delno dydžio lazeris perrašys mokslo ribas

Mokslininkai sukūrė kompaktišką trumpų impulsų lazerį, kurio efektyvumas nustebino savo galimybėmis nepaisant įrenginio paprastumo. Tikimasi, kad tai nulems drąsius ir  inovatyvius proveržius įvairiose industrijose, įskaitant mediciną ir kvantines technologijas.

Efektyvi priemonė

Lazeriai, kurie generuoja itin trumpus šviesos impulsus, jau seniai yra vertinami dėl savo tikslumo gamyboje, medicinoje ir moksliniuose tyrimuose. Tačiau bene vienas didžiausių iššūkių yra tai, kad didelio efektyvumo trumpų impulsų sistemos užima daug vietos ir reikalauja pernelyg didelių investicijų.

Visgi Štutgarto universiteto tyrėjai sukūrė kompaktišką alternatyvą – lazerį daugiau nei dvigubai efektyvesnį nei daugelis esamų sistemų, bet pakankamai mažą, kad tilptų rankoje.

„Naudodami savo naująją sistemą galime pasiekti efektyvumo lygius, kurie anksčiau buvo beveik neįmanomi. Palyginimui – dabartinės technologijos pasiekia tik apie 35 proc., todėl didelė dalis energijos prarandama, o įranga tampa brangesnė“, – pasiekimą apibūdina profesorius Haraldas Giessenas.

Tuo tarpu bandymų metu komanda parodė, kad trumpų impulsų lazeriai teoriškai gali pasiekti net 80 proc. efektyvumą. Iki tol tai pasiekti buvo sunku, nes reikia suderinti labai platų šviesos bangų diapazoną ir didelį energijos perdavimo tikslumą.

Tam pasiekti reikia kelių skirtingo ilgio kristalų, o jų veikimas turi būti sinchroniškas. Tačiau mokslininkai panaudojo kitą strategiją – jie leido šviesai kelis kartus praeiti per tą patį mažą kristalą, nenaudojant nei didelių, nei daug mažų šių medžiagų.

Daug energijos, bet per trumpą laiką

Trumpų impulsų lazeriai skleidžia blyksnius sunkiai suvokiamu laiku – vos per kelias milijardąsias ar trilijonąsias sekundės dalis. Kadangi impulsai tokie trumpi, didelis energijos kiekis gali būti perduotas į itin mažą plotą beveik akimirksniu.

Tam naudojami du lazeriai. Vienas perduoda šviesos energiją specialiam kristalui, o šis ją paverčia šviesos blyksniais. Tuo pačiu šviesa pakeičiama iš matomos į infraraudonąją, kuri leidžia atlikti tikslesnius matavimus ar gamybos procesus.

Įprastai jie naudojami pramonėje – itin tiksliam medžiagų apdirbimui, tačiau pritaikoma ir kitose srityse, kaip medicina – taikant pažangias vaizdo gavimo technologijas ar kvantiniuose tyrimuose, kuriuose reikalingas ypač tikslus matavimas molekulių lygmeniu. Pasak mokslininkų, tikrieji proveržiai šioje industrijoje dar tik laukia.

Lazerių galimybes mokslininkai įrodė kiek anksčiau – jie pirmą kartą vasaros pabaigoje skenavo juo žmogaus smegenis. Apie tai skaitykite čia.

Viršelio nuotr. „University of Stuttgart“/ Jonas Herbig ir Johann Thannheimer