Мощнейший пикосекундный лазер

25.10.2024

Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) добились значительного достижения, создав пикосекундный лазер с импульсами мощностью до 100 мегаватт - самый мощный лазерный импульс, когда-либо произведенный на подобных системах.

Импульсы этого лазера длятся менее одной пикосекунды (одной триллионной доли секунды), что позволяет достичь колоссальной мощности. Например, 100 мегаватт достаточно, чтобы кратковременно обеспечить энергией 100 000 пылесосов! Даже средняя мощность системы составляет 550 Вт, что на 50% выше предыдущих достижений в данной области. Этот успех имеет потенциал для применения в высокоточных измерениях, мониторинге и обработке различных материалов.

Разработанный лазер относится к классу короткоимпульсных дисковых лазеров, использующих ультратонкие диски с кристаллом, содержащим атомы тербия. Когда атомы возбуждаются, они генерируют лазерный свет. Успех разработки обусловлен двумя ключевыми инновациями.

Во-первых, ученые создали специальную "воспроизводящую полость" - систему зеркал, которая усиливает и отражает лазерный луч, не вызывая при этом нестабильности. Это позволило достичь рекордных уровней мощности.

Во-вторых, команда использовала особое полупроводниковое зеркало, известное как зеркало с насыщением полупроводника (SESAM). Оно позволяет формировать сверхкороткие и очень мощные лазерные импульсы. Для повышения эффективности команда добавила тонкое сапфировое окно, что также помогло улучшить работу системы.

Одна из главных особенностей этой технологии заключается в ее компактности и эффективности. Ранее для достижения таких мощных импульсов требовались сложные внешние усилители, которые были значительно больше и менее удобны. Новый же лазер достиг таких мощностей без необходимости использования внешних установок, что делает его более практичным для применения.

Физик Мориц Зайдель, один из авторов разработки, отметил, что прежде подобные уровни мощности можно было получить только с помощью многократного усиления лазерного импульса в отдельных системах за пределами самого лазера. Однако благодаря новому подходу ученые смогли достичь таких результатов непосредственно в самом лазере.

Ожидается, что эта технология найдет применение в самых разных областях. Одним из потенциальных направлений является создание частотных гребенок, которые применяются в сверхточных атомных часах. Это может повысить точность измерений времени и природных явлений. Кроме того, такие лазеры можно использовать для анализа материалов без их разрушения, что может быть полезно как в инженерии, так и в медицине, например, при диагностике заболеваний.

Возможности применения такого лазера практически безграничны. Он может использоваться для поиска дефектов в материалах, высокоточного сканирования и анализа, а также для новых научных открытий. Это достижение - лишь начало революционных изменений в области лазерных технологий. Ученые продолжают улучшать параметры лазеров, что позволит изучать Вселенную и решать сложные задачи с еще большей точностью и эффективностью.

<< Назад: Хранение углерода в океане 25.10.2024

>> Вперед: Любовь к фастфуду приближает деменцию 24.10.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Кольца стабильной плазмы в условиях открытого воздуха 22.11.2017 В многочисленных научно-фантастических фильмах достаточно часто мелькают кадры с использованием плазменного оружия, оружия, стреляющего сгустками ионизированной высокотемпературной плазмы. Однако плазма, являющаяся одним из самых таинственных состояний материи, существует на Земле только во время кратковременных разрядов молний, внутри неоновых вывесок, плазменных телевизионных панелей и многочисленных научных установок. И лишь недавно группе ученых из Калифорнийского технологического института удалось получить кольца стабильной плазмы на открытом воздухе. Более того, это было сделано достаточно просто, при помощи тончайшей струи воды под высоким давлением и пластины из специального кристаллического материала. Обычно плазма создается путем нагрева материи до столь высокой температуры, что электроны отрываются от атомов, а материя превращается в "суп" из ионов и свободных электронов. Такая плазма называется высокотемпературной плазмой и именно ее ученые пытаются получить и стабилизировать в камерах термоядерных реакторов. Также существует и холодная плазма, которая получается путем ионизации газа под воздействием электрического поля. Именно такая плазма находится в трубках неоновых вывесок и за счет ее создания работают космические ионные двигатели. Плазма, которую удалось получить на открытом воздухе ученым из Калифорнии, относится к новому третьему типу. Расщепление молекул воды на атомы и ионизация атомов производится за счет высокой кинетической энергии движения струи воды и взаимодействия молекул с атомами кристаллической решетки пластины. В отличие от других попыток создания плазменных сгустков в атмосфере, которые существовали не более 10 миллисекунд, "водяные" плазменные кольца могут существовать сколь угодно долго до тех пор, пока в кристаллическую пластину будет бить струя воды, являющаяся источником энергии. Струя воды, которая бьет в пластину, имеет диаметр 85 микронов. Давление в 9 тысяч psi (порядка 630 атмосфер) разгоняет струю воды до скорости 305 метров в секунду. Ученые сравнивают это со струей воды, толщиной с человеческий волос, двигающейся со скоростью летящей пули. "Некоторые из наших коллег утверждали, что создание стабильной плазмы на открытом воздухе является невозможным" - рассказывает Франсиско Перейра (Francisco Pereira), один из исследователей, - "Но нам удалось создать кольцо стабильной плазмы и поддерживать его столько, сколько нам это необходимо. При этом, мы не нуждаемся ни в вакууме, ни в магнитном поле или еще чем-нибудь другом". Пока еще трудно сказать, как может быть использован на практике новый метод создания плазмы. Тем не менее, считают ученые, этот метод может оказаться очень полезным для проведения исследований в области плазменной физики, а на практике его использование просматривается в области аккумулирования и хранения энергии.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026