Ultrakort pulslaser är ett generiskt namn för alla typer av laser som producerar pulser eller skurar av koherent ljus under extremt korta tidsperioder, vanligtvis mätt i pikosekunder eller femtosekunder. En pikosekund är en biljondels sekund och en femtosekund är 1,000 XNUMX gånger kortare än en pikosekund eller en kvadriljondels sekund. Dessa omkopplingshastigheter för den ultrakorta pulslasern gör att den kan övervinna vissa försämringseffekter som normala icke-pulslasrar möter. Detta ger dem applikationer inom militär teknik, datakommunikation och inom medicinsk vetenskap som för att döda virus i kroppen genom extern laserbehandling, utan att skada normal levande vävnad.
Tidsintervallet som pulslängden sträcker sig över i nuvarande ultrakort pulslaserteknologi från och med 2011 är från några pikosekunder för varje laserpuls ner till 5 femtosekunder. Tekniken drivs mot att skapa en ultrakort pulslaser i attosekundens intervall, som skulle ha pulser som inträffade 1,000 XNUMX gånger snabbare än en femtosekundlaser, eller en gång var kvintiljondels sekund. Attosecond-lasrar skulle göra det möjligt för forskare att spåra elektronernas rörelse runt atomkärnor i realtid, vilket skulle hjälpa både fysik och kemi forskning och utveckling.
Medan tidiga lasrar baserades på att generera strålar av koherent ljus med hjälp av rubinkristaller, använder femtosekundlasrar titaniumdopad aluminiumoxid, en typ av blågrön safir som först tillverkades 1986 för detta ändamål. Typisk pulsenergi från en sådan 20 femtosekunderslaser är cirka 3 nanojoule per puls, eller tre miljarddelar av en joule. Eftersom detta är en extremt liten mängd energi, förstärks strålen med hjälp av en extern strålningskälla. Solid-state material har visat sig vara de bästa förstärkarna, där ytterbiumglas är det mest effektiva och förstärker pulsen upp till 100 joule per kvadratcentimeter. Tidiga försök med färgämnen eller neodym:yttrium aluminiumgranatkristaller ökade pulsenergin från 1 millijoule till 0.5 joule per kvadratcentimeter.
Det finns många potentiella tillämpningar för användningen av ultrakort pulslaser. De skulle ta fiberoptisk kommunikation genom ljussignalöverföring till en ny nivå, vilket gör det möjligt för mycket mer data att transporteras på en pulsstråle än vad fiberoptik för närvarande är kapabel till från 2011, vilket ger termen bredband en helt ny innebörd. De kan också användas för att avlägsna material från en yta och ändra den från en fast till en gas utan att tillföra någon värme i processen, vilket skulle förbättra olika industriella skärnings- och formningsprocesser för metaller och kompositer. Tekniken erbjuder också fördelen att fungera som en extremt exakt form av skalpell inom medicin för att ta bort cancertumörer eller reparera den optiska hornhinnan hos personer med nedsatt syn.