انقلابی در فناوری لیزر؛ سامانه‌ای به اندازه کف دست با بازدهی دو برابر

پژوهشگران موفق به توسعه سامانه لیزر پالس کوتاهی شده‌اند که با بازدهی بیش از دو برابر نمونه‌های موجود، در کف دست جای می‌گیرد و می‌تواند تحولی در حوزه‌های پزشکی، تولید و تحقیقات علمی ایجاد کند.

به گزارش سیناپرس، وبگاه سای‌تِک‌دِیلی در گزارشی آورده است: لیزرهایی که پالس‌های نوری به شدت کوتاه تولید می‌کنند، به دلیل دقت چشمگیر خود شناخته می‌شوند و به ابزارهایی جایگزین‌ناپذیر در حوزه‌های تولید، فناوری پزشکی و تحقیقات علمی تبدیل شده‌اند. اما ساخت لیزرهای پالس کوتاه که هم پرقدرت و هم بازده باشند، معمولاً به راه‌اندازی‌های بزرگ، پیچیده و پرهزینه نیاز دارد.

پژوهشگران دانشگاه اشتوتگارت آلمان با همکاری شرکت اشتوتگارت اینسترومنتس موفق به توسعه سامانه لیزر پالس کوتاهی شده‌اند که بازدهی آن به ۸۰ درصد می‌رسد که بیش از دو برابر بازدهی سامانه‌های متداول کنونی است.

این سامانه ابعاد بسیار فشرده‌ای دارد به طوری که در کف دست جای می‌گیرد و از قابلیت تطبیق‌پذیری بالایی برای استفاده در کاربردهای مختلف برخوردار است.

پروفسور هارالد گیسن (Harald Giessen)، سرپرست گروه پژوهشی، توضیح می‌دهد: با سامانه جدید می‌توانیم به میزانی از بازدهی دست یابیم که قبلاً تقریباً دست‌نیافتنی بود. این در حالی است که فناوری‌های کنونی تنها حدود ۳۵ درصد بازدهی دارند.

سازوکار عملکرد انقلابی

لیزرهای پالس کوتاه قادر به تولید پالس‌های نوری فوق‌کوتاه در حد فمتوثانیه (کوچک‌تر از یک میلیون میلیاردم ثانیه) هستند. این قابلیت امکان انتقال انرژی عظیم به سطحی بسیار کوچک در زمانی فوق‌العاده کوتاه را فراهم می‌کند.

توبیاس اشتاینل (Tobias Steinle)، متخصص فناوری لیزر و سرپرست فنی طرح، می‌گوید: طراحی کارآمد لیزرهای پالس کوتاه تاکنون یک چالش حل‌نشدنی بود. برای تولید پالس‌های کوتاه، هم‌زمان به تقویت پرتو نور و پوشش طیف وسیعی از طول‌موج نیاز داریم.

راه‌حل مبتکرانه: مفهوم مالتی‌پَس

محققان با ابداع روش مالتی‌پَس (multipass) این مشکل را حل کرده‌اند. در این سامانه، به جای استفاده از یک کریستال بلند یا کریستال‌های متعدد کوتاه، از یک کریستال کوتاه منفرد استفاده می‌شود و پالس‌های نوری به طور مکرر از آن عبور داده می‌شوند.

ویژگی‌های برجسته سامانه جدید

این سامانه قادر به تولید پالس‌های نوری کوتاه‌تر از ۵۰ فمتوثانیه است و تنها پنج جزء اصلی دارد که در مساحتی چند سانتی‌متر مربعی جای گرفته‌اند. در این سامانه، دو پرتو نور موسوم به پمپ و سیگنال به طور هماهنگ عمل می‌کنند تا پالس‌های لیزر را تقویت کنند.

کاربردهای گسترده

این سامانه بسیار تطبیق‌پذیر است و می‌تواند جایگزین سامانه‌های لیزر بزرگ و پرهزینه قبلی شود. به گفته پژوهشگران کاربردهای احتمالی این فناوری در حوزه‌های زیر است: