Ultralyhyt pulssilaser on yleisnimi mille tahansa laserille, joka tuottaa koherentin valopulsseja tai purskeita erittäin lyhyessä ajassa, yleensä piko- tai femtosekunteina mitattuna. Pikosekunti on biljoonasosa sekunnista ja femtosekunti 1,000 XNUMX kertaa lyhyempi kuin pikosekunti tai sekunnin kvadrillijoonasosa. Nämä ultralyhyen pulssilaserin kytkentänopeudet mahdollistavat sen, että se voi voittaa joitain heikkenemisvaikutuksia, joita normaalit ei-pulssilaserit kohtaavat. Tämä antaa niille sovelluksia sotateknologiassa, tietoliikenteessä ja lääketieteessä, kuten virusten tappamiseen kehossa ulkoisella laserhoidolla vahingoittamatta normaalia elävää kudosta.
Aikaväli, jonka pulssin kesto kattaa nykyisessä ultralyhyen pulssin lasertekniikassa vuodesta 2011 lähtien, on muutamasta pikosekunnista jokaista laserpulssia kohden 5 femtosekuntiin. Teknologiaa ohjataan kohti ultralyhyen pulssilaserin luomista attosekunnin alueella, mutta jonka pulssit tapahtuisivat 1,000 kertaa nopeammin kuin femtosekunnin laser tai kerran sekunnin viidennes. Attosekunnin laserit antavat tutkijoille mahdollisuuden seurata elektronien liikettä atomiytimien ympärillä reaaliajassa, mikä auttaisi sekä fysiikan että kemian tutkimuksessa ja kehittämisessä.
Varhaiset laserit perustuivat koherentin valonsäteiden tuottamiseen rubiinikiteillä, kun taas femtosekuntilaserit käyttävät titaaniseostettua alumiinioksidia, sinivihreää safiirityyppiä, joka valmistettiin ensimmäisen kerran vuonna 1986 tähän tarkoitukseen. Tyypillinen pulssienergia tällaisesta 20 femtosekunnin laserista on noin 3 nanojoulea pulssia kohden tai kolme miljardia joulea. Koska tämä on erittäin pieni energiamäärä, säde vahvistetaan käyttämällä ulkoista säteilylähdettä. Puolijohdemateriaalit ovat osoittautuneet parhaiksi vahvistimiksi, joista ytterbiumlasi on tehokkain ja vahvistaa pulssia jopa 100 joulea neliösenttimetriä kohti. Varhaiset yritykset käyttää väriaineita tai neodyymi:yttrium-alumiinigranaattikiteitä lisäsivät pulssienergiaa 1 millijoulesta 0.5 jouleen neliösenttimetriä kohti.
Ultralyhyen pulssilaserin käytölle on monia mahdollisia sovelluksia. Ne nostaisivat valosignaalin siirron valokuituviestinnän uudelle tasolle, mikä mahdollistaisi paljon enemmän datan kuljettamisen pulssissä kuin kuituoptiikka tällä hetkellä pystyy vuodesta 2011 lähtien, mikä antaisi laajakaista-termille kokonaan uuden merkityksen. Niitä voitaisiin käyttää myös materiaalien poistamiseen pinnasta ja sen muuttamiseen kiinteästä kaasuksi lisäämättä prosessissa lämpöä, mikä parantaisi erilaisia metallien ja komposiittien teollisia leikkaus- ja muotoiluprosesseja. Teknologian etuna on myös se, että se toimii äärimmäisen tarkkana veitsenä lääketieteessä syöpäkasvaimien poistamiseen tai sarveiskalvon korjaamiseen ihmisillä, joilla on heikko näkö.