لیزر‌های قدرتمند جدید به کمک پزشکی می‌آیند / کاهش تولید پالس به کمتر از یک تریلیون ثانیه

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، دانشمندان نوع جدید از لیزر‌ها که می‌تواند میزان زیادی انرژی را در زمان بسیار کوتاهی منتقل کند، ساختند. این لیزر پتانسیل کاربرد در جراحی چشم و قلب یا مهندسی مواد را دارد.

پروفسور مارتیجن استرک، مدیر موسسه علوم فوتونیک و نوری گفت: «این لیزر خاصیتی دارد که می‌تواند تولید پالس را به کمتر از یک تریلیونم ثانیه کاهش داده و انرژی ایجاد و حتی از سقف نیز عبور کند. این موضوع گزینه‌های خوبی را برای فرآیند‌های مواد که در آن‌ها به پالس‌های کوتاه و قوی نیاز است، معرفی می‌کند. یکی از کاربرد‌های آن می‌تواند برای عمل چشم باشد که به پالس‌های نوری کوتاه و قوی نیاز است تا سطح را گرم نکرده و به آن آسیب نزند.»

دانشمندان با برگشت به فناوری لیزر‌های ساده به این نتیجه برجسته رسیدند. این لیزر‌ها از اثری معروف به امواج سولیتون استفاده می‌کنند. سولیتون‌ها امواج نوری هستند و شکل آن‌ها در مسافت‌های طولانی حفظ می‌شود.

سولیتون‌ها اوایل قرن ۱۹ نه از طریق نور بلکه از امواج آب کانال‌های صنعتی انگلیس شناسایی شدند. سرپرست این تحقیق گفت: «این واقعیت که امواج سولیتون در نور شکل خود را حفظ می‌کنند یعنی آن‌ها در طیف گسترده‌ای کاربرد عالی دارند. با این حال، درحالیکه لیزر‌ها این سولیتون‌های ساده را تولید می‌کنند، ضرب زیادی ندارند. یک سیستم فیزیکی پیچیده و گران برای تولید پالس‌های نوری پرانرژی مورد نظر در تولیدات نیاز است.»

دکتر آندریا بلانکو-ردوندو، رهبر فوتونیک سیلیکونی در آمریکا گفت: «لیز‌های سولیتون روشی بسیار ساده، مقرون به صرفه و قوی برای دستیابی به این انفجار‌های کوتاه هستند. با این حال، تاکنون، لیزر‌های سولیتونی معمول نمی‌توانستند انرژی کافی را منتقل کنند. نتایج ما این پتانسیل را دارد که لیزر‌های سولیتونی را برای کاربرد‌های زیست پزشکی به کار بگیرد.»

این تحقیق ادامه کاری است که در سال ۲۰۱۶ توسط موسسه علوم نوری و فوتونیک انجام گرفته بود. در لیزر‌های سولیتون معمولی، طبق معادله E = ۱/τ انرژی نور با معکوس مدت زمان پالس متناسب است. اگر مدت زمان پالس نور نصف شود، مقدار انرژی دو برابر خواهد شد. با استفاده از سولیتون‌های کوارتیک، طبق معادله E = ۱/τ۳ انرژی نور با معکوس توان سوم مدت زمان پالس متناسب است. به این معنا که اگر زمان پالس نصف شود، انرژی تولید شده هشت برابر خواهد شد.

دکتر رانگ گفت: «این نشانه یک قانون جدید در لیزر‌های فیزیکی است که در تحقیق ما مهمترین است. ما این رابطه را E = ۱/τ۳ نشان دادیم و امیدواریم در آینده این موضوع چگونگی استفاده از لیزر‌های را تغییر بدهد.» اثبات این اصل باعث می‌شود که گروه بتواند لیزر‌های قدرتمندی را ایجاد کند.

دکتر بلانکو-ردوندو گفت: «در این تحقیق پالس‌هایی را تولید کردیم که به اندازه یک تریلیونم ثانیه کوتاه است، اما برنامه داریم که پالس‌های خیلی کوتاه‌تر از این را ایجاد کنیم.»

دکتر رانگ افزود: «هدف بعدی ما تولید پالس‌هایی در مدت فمتوثانیه است. این به معنای پالس‌های لیزری فوق کوتاه با صد‌ها کیلووات قدرت است.»

پروفسور استرک اظهار داشت: «امیدواریم تا این نوع لیزر بتواند یک راه جدید برای اعمال نور لیزری با انرژی بالا و آسیب کم، باز کند.»