I laser a Impulsi ultraveloci, come nel caso deilaser a picosecondi o a femtosecondi vengono utilizzati in maniera crescente in molte aree delle scienze biologiche e dell’industria in quanto offrono vantaggi significativi rispetto agli impulsi laser più lunghi. Sono la scelta ideale per applicazioni delle scienze biologiche come ad esempio la biofotonica e la microscopia multifotonica. Inoltre vengono impiegati nell’ambito industriale dove offrono numerosi vantaggi a livello produttivo.

I laser ultraveloci generano impulsi di luce molto brevi, generalmente nell’ordine di picosecondi (10^-12 secondi) o femtosecondi(10^-15 secondi). I laser ultraveloci si basano su tecniche come il mode-locking (blocco della modalità) per formare un treno di impulsi (burst) e recentemente stanno riscuotendo un grande successo in ambito industriale e scientifico. Tali sviluppi nella tecnologia laser hanno consentito la generazione di impulsi che arrivano anche a decine di attosecondi (che equivalgono alla trilionesima parte di un secondo). Impulsi ultraveloci come questi creano il controllo di elettroni e atomi mentre espandono le frontiere della scienza e della tecnologia a domini che in precedenza erano considerati inaccessibili.

Il funzionamento dei laser si basa su due principi generali: amplificazione della luce con un mezzo di guadagno e feedback amplificato dalla cavità o risonatore ottico. Quando la luce viene amplificata nel mezzo di guadagno eccitato, viene generato un intenso raggio laser che viene inviato alla cavità. Gli impulsi ultracorti vengono generati quando onde luminose con un’enorme potenza vengono scaricate in modo coerente attraverso la loro sovrapposizione in fase, chiamata anche blocco modale. Negli ultimi 30 anni, lo sviluppo dei laser ultraveloci ha generato un crescente interesse nel mondo industriale e si cono create diverse tipologie di applicazione. Nel corso degli anni sono state ideate diverse tecniche per produrre impulsi ultracorti. L’accessibilità dei laser ultraveloci ha portato all’analisi di un’ampia gamma di fenomeni chimici, fisici e biologici grazie alla spettroscopia ottica ultraveloce, nonché all’analisi delle applicazioni pratiche della tecnologia ultraveloce.

In quanto all’ambito industriale e manifatturiero, i macchinari laser ultraveloci creati dall’azienda italiana Evlaser possono essere utilizzati nell’industria automobilistica, ad esempio, per permettere di creare piccole scanalature sulla superficie della parete del cilindro di un motore a combustione, il che consente una distribuzione uniforme del lubrificante lungo la parete del pistone e riduce le perdite per attrito del motore. I laser ultraveloci possono essere utilizzati anche per sviluppare sensori di gas di scarico; si tratta di oggetti caratterizzati da uno strato ceramico chepossono quantificare le proprietà dei gas di scarico in modo più rapido e preciso rispetto ai sensori tradizionali. Questi sensori migliorano il controllo della combustione e quindi aiutano a ridurre le emissioni del veicolo.

I laser ultraveloci possono essere utilizzati inoltre per la microlavorazione di alta qualità di materiali fragili come il vetro e sono spesso utilizzati per incidere e tagliare geometrie flessibili e bordi di alta qualità. Queste proprietà hanno alimentato un’innovazione con laser ultraveloci nella produzione su larga scala di display per dispositivi portatili come telefoni e tablet. Inoltre, in campo medico i laser ultraveloci vengono impiegati per sviluppare stent coronarici che vengono utilizzati come sostituti delle operazioni di bypass. Biopolimeri esclusivi o leghe a base di magnesio sono alcuni dei materiali che vengono utilizzati in questo ambito per ottenere una maggiore biocompatibilità. Le microlavorazioni laser ultraveloci generano pochissimi residui e solouna piccola zona del pezzo viene interessata dal calore generato dal raggio, risolvendo così diverse preoccupazioni mediche.

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