EPO - Урсула Келлер (Швейцария)

  1. Общественная выгода
  2. Экономическая выгода
  3. Как это устроено
  4. Изобретатель
  5. Вы знали?

Изобретения: сверхбыстрые лазеры

Медицинская хирургия, детальное производство и научные исследования сделали огромный шаг вперед, когда швейцарский ученый, изобретатель и профессор Урсула Келлер открыла, как превратить непрерывный лазерный свет в сверхбыстрые лазерные импульсы. Благодаря тому, что световые вспышки длились менее одной триллионной доли секунды, изобретения Келлера дали науке, промышленности и медицинскому сообществу инструмент беспрецедентной точности.

Научные исследования, промышленная микрообработка и критические медицинские операции требуют все более точных инструментов Научные исследования, промышленная микрообработка и критические медицинские операции требуют все более точных инструментов. Но ученые, производители и хирурги не смогли приручить инструмент высочайшей точности - сам свет.

Полупроводниковое поглощающее зеркало Keller (SESAM), которое она изобрела в 1992 году, работая в лаборатории AT & T Bell Laboratories, предоставило практический метод создания чрезвычайно коротких энергетических вспышек лазерного света. Благодаря ее разработкам, лазеры теперь могут производить короткие всплески длительностью от пикосекунд (10-12 секунд) до фемтосекунд (10-15 секунд) и повторяться до нескольких миллиардов раз в секунду.

Сверхбыстрый Femto-Lasik для хирургии глаза способен делать крошечные разрезы без риска повреждения близлежащих тканей. Точно так же раковая ткань может быть вырезана без обжига соседних здоровых клеток. И эта технология открыла множество приложений для обработки и обработки материалов, которые имеют жизненно важное значение для автомобильной и электронной промышленности.

В качестве профессора физики в Цюрихе Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Келлер усовершенствовала и разработала концепцию SESAM, расширив ее, включив в нее больше типов лазеров; Кроме того, она разработала точное научное измерительное оборудование, которое исследует чудеса вселенной вплоть до квантового уровня.

Общественная выгода

Почти каждый коммерчески доступный сверхбыстрый лазер теперь включает в себя SESAM. Благодаря этим сверхбыстрым лазерам можно удалять очень мелкие, тонкие кусочки материала (от 10 до 100 нанометров на лазерный импульс) - не нагреванием, как с другими типами лазеров, а с помощью процесса, называемого холодной абляцией. В медицинских приложениях, особенно в хирургии глаза, лазеры, оснащенные SESAM, обеспечивают точное количество энергии, необходимое для выполнения тонких разрезов без повреждения окружающей ткани.

Поскольку эти лазеры не нагревают окружающий материал, они также используются для мелких деталей на стеклянных, полимерных и кремниевых подложках, которые в противном случае могли бы растрескиваться или становиться хрупкими при более высоких температурах. Эти лазеры полезны для производства высокотехнологичных электронных устройств, таких как сенсорные экраны смартфонов, мониторы с плоскими экранами и телевизоры, которые требуют рисунков травления на закаленном стекле или точной резки.

Автомобильная отрасль также является одним из основных пользователей сверхбыстрых лазерных устройств с тех пор, как технология SESAM впервые появилась на рынке два десятилетия назад. Сверхбыстрые лазеры могут «сверлить» замысловатые маленькие ямы, чтобы уменьшить трение и продлить срок службы небольших вращающихся деталей. Они также являются заменой стандартных методов микрообработки, используемых для оптимизации режима распыления прямых топливных форсунок. Получающаяся в результате простая, но точная конструктивная особенность может помочь повысить эффективность использования топлива на 10% и более, не влияя на производительность.

Кроме того, Келлер применила свою технологию SESAM для недорогих лазерных источников света, что делает их пригодными для таких применений, как лазерные дисплеи, телекоммуникации и в качестве источника света для технологий медицинской визуализации. Новую адаптацию SESAM, названную MIXEL, легче производить, и она расширяет потенциальные приложения, включая потребительскую электронику, такую ​​как лазеры в игровых консолях и лазерные системы наведения (LIDAR) для автомобилей с автономным управлением.

Экономическая выгода

Мировой рынок сверхбыстрых лазеров был оценен в 2,17 млрд евро в 2017 году, или около одной пятой всего рынка лазерной техники, и, как ожидается, достигнет значения 8,3 млрд евро к 2023 году. Автомобильная промышленность была определена как единое целое. из основных областей для роста, благодаря новым применениям сверхбыстрой лазерной микрообработки как для турбинных валов турбокомпрессоров, так и для непосредственных топливных инжекторов. Ожидается, что мировой рынок офтальмологических лазеров (для хирургии глаза), в том числе сверхбыстрых (фемтосекундных) лазеров, вырастет с 784 миллионов евро в 2016 году до 1 миллиарда евро в 2021 году. Ожидается, что сегмент фемтосекундных лазеров будет доминировать на всем рынке. с точки зрения доходов и роста.

Основными игроками в секторе сверхбыстрых лазеров являются французская компания Amplitude Systèmes, американская фирма Coherent, немецкая компания Trumpf, литовская Ekspla и британская Fianium. Другим является Lumentum, материнская компания Time-Bandwidth Products, которая является дочерней компанией из ETH Zurich, которую Keller основал в 1995 году.

Келлер также запустил второй стартап, GigaTera, который был включен в продукты Time-Bandwidth. Несколько учеников Келлера создали собственные дочерние или начинающие компании, в том числе High-Q (в настоящее время принадлежащий MKS), Onefive (приобретенный NKT Photonics в 2017 году) и Amplitude Systèmes. Несмотря на то, что сложно определить точные значения, по оценкам, эта деятельность принесла более 100 миллионов евро экономической активности, при этом большинство их высокопроизводительных лазерных рабочих мест создано в Европе.


Как это устроено

Слово «лазер» означает «усиление света стимулированным излучением». Таким образом, лазерное излучение возникает, когда атомы стимулируются энергией (например, теплом или светом), а их электроны испускают фотоны (то есть энергию света). Как правило, из-за их эффективности и универсальности используются особо чистые кристаллы, такие как синтетические рубины или алюминиевые гранаты. Когда эти кристаллы получают энергию, электроны испускают фотоны с одинаковой частотой в виде монохроматического лазерного луча.

Типичный непрерывный лазер содержит кристалл между двумя зеркалами, так что лазерный свет отражается взад и вперед внутри кристалла до тех пор, пока не будет достигнут энергетический порог, и одно зеркало не пропускает лазерный свет в виде непрерывного луча. Келлер изменила это с помощью своего нового лазера под названием SESAM. Она заменила одно зеркало на кусок полупроводника, который действует как зеркало - но только до определенной степени. Когда световые волны отражаются между зеркалами, полупроводник поглощает свет с более низкой энергией, оставляя только свет с высокой энергией, который необходимо усилить. Когда порог достигнут («насыщение»), полупроводник на короткое время перестает действовать как зеркало и излучает один короткий импульс света (около пяти процентов энергии в кристалле).

Сверхбыстрая лазерная технология Келлера также позволяет изучать почти мгновенные субатомные реакции. Ее управляемый лазером «аттлок» записывает временные интервалы с точностью до нескольких миллиардных долей миллиардной доли секунды - другими словами, аттосекунды (10–18 секунд), причем аттосекунда - это примерно количество времени, которое требуется свету для прохождения через соседние атомы. , Используемый в качестве виртуального субатомного стробоскопа, этот «час» «замораживает» движение быстро движущихся объектов, таких как электроны, позволяя измерять явления в бесконечно малом мире квантовой механики.

Изобретатель

Урсула Келлер, уроженка Швейцарии, получила степень бакалавра наук по физике в ETH Zurich в 1984 году. Затем она переехала в Стэнфордский университет, где получила степень магистра наук (1987 год) и степень доктора наук (1989 год), оба в области прикладной физики. Келлер присоединилась к AT & T Bell Laboratories (сегодня Nokia Bell Labs) в 1989 году. В 1993 году она получила должность профессора в ETH Zurich в научно-исследовательской лаборатории сверхбыстрой лазерной физики, где она стала соучредителем выделенных продуктов Time-Bandwidth (1995) и начала up GigaTera (2000), оба из которых были позже приобретены калифорнийским Lumentum.

Келлер опубликовал более 440 рецензируемых журнальных статей и 11 глав книг. Она является одним из ведущих мировых ученых в области сверхбыстрой фотоники и имеет семь европейских патентов. Среди ее многочисленных наград она получила IEEE Photonics Award (2018), Weizmann Women & Science Award (2017), Оптическое общество Чарльза Хард Таунса (2015) и стипендию Джеффри Фрю Австралийской академии наук (2015). , Келлер руководил более чем 70 аспирантами; 11 из ее прошлых учеников стали профессорами, а несколько других перешли на позиции в компании-производители лазера или создали свои собственные компании. С 2010 года Келлер занимал должность директора Швейцарского национального центра компетенции по исследованиям в области молекулярной сверхскоростной науки и техники. В 2014 году она стала членом исследовательского совета Швейцарского национального научного фонда в отделении математики, естественных и технических наук.

Вы знали?

Европа играет важную роль как в исследованиях, так и в производстве сверхбыстрых лазеров. Огромное количество лазерных ноу-хау позволило сконцентрировать около 73% самых интенсивных и сверхбыстрых лазеров в мире (класс петаватт) в Европе. Исследовательский проект ЕС Extreme Light Infrastructure с бюджетом в 850 миллионов евро призван объединить ведущих экспертов для создания самого мощного в мире лазера. Европа также является домом консорциума Laserlab-Europe, который объединяет ключевые исследовательские центры, такие как ETH Zurich, Университет Йены, Институт ParisTech d'Optique и Институт квантовой оптики Макса Планка, с сильными промышленными игроками в этой области, такие как Amplitude Systèmes и Trumpf.

На протяжении многих лет лазеры играли ключевую роль в инновациях нескольких финалистов и победителей Европейской премии изобретателей. Список включает изобретателей оптической когерентной томографии, Джеймс Г. Фухимото, Эрик А. Свансон и Роберт Хубер (2017; Страны, не входящие в ЕПВ - победители); инженер-электронщик, стоящий за методом кодирования CD, DVD и Blu-ray, Корнелис А. Шухамер Имминк (2015; Пожизненное достижение - финалист); пионер лазерной хирургии глаза Йозеф Билле (2012; Пожизненное достижение - победитель); изобретатели квантовых каскадных лазеров, Федерико Капассо, Жером Фаист и команда (2012; Страны, не входящие в ЕПВ - финалисты); и изобретатели сканирующего лазерного офтальмоскопа, Дуглас Андерсон и команда (2008; МСП / Исследования - победители).

Похожие

Как вы обновляете свою садовую мебель весной?
Разная мебель - разные требования Современная садовая мебель может быть изготовлена ​​из различных материалов. Самые популярные, конечно, деревянная садовая мебель Тем не менее, плетеная и ротанговая мебель, а также металлическая и пластиковая мебель и сочетание нескольких различных материалов также очень популярны среди владельцев садов. В зависимости от типа садовой мебели, существуют разные
Для чего нужен QR-код?
Благодаря кодированию символов Кэндзи / Кана QR-код стал чрезвычайно популярным в Японии. Практически единственным ограничением использования QR-кодов является наше воображение. Недавно компания Mercedes-Benz выступила с новой идеей использования QR-кодов. Идея заключается в том, чтобы вставить в автомобиль QR-код, ссылающийся на техническую схему автомобиля. Таким образом, после сканирования QR-кода спасатели вместо поиска по карточкам скорой помощи получат подробные инструкции о том,
Как собрать мини-ITX игровой ПК Ryzen
Компьютеры не должны быть большими, чтобы быть мощными. Хотя выбор ПК небольшого форм-фактора когда-то требовал снижения скорости системы, последние технологические достижения сократили даже мощное оборудование ПК до пакетов размером с пинту. Показательный пример: 6-ядерный 12-ниточный игровой компьютер mini-ITX, который мы создаем после недавнего появления AMD Снижение
Что вы даете мужу на свадьбу?
Во время свадьбы подарок вручается практически только молодоженам, это очевидно. Обычно это деньги, хотя одинаково популярно давать молодоженам постельное белье, залоговое имущество, столовые приборы, утюги, кофеварки ... Список свадебных подарков очень длинный - Вы можете прочитать об идеях оригинальных свадебных подарков в отдельном тексте.
БЛИК - удобные платежи. Как это работает?
... это работает? Проверьте! Что такое сервис BLIK? BLIK - это польская система мобильных платежей, доступная в мобильных приложениях отдельных банков. Система BLIK была создана в 2015 году и очень популярна! Его создатель - Польский Стандарт Платежей - компания, созданная шестью крупными банками: Алиор Банк, Банк Заходни ВБК (в настоящее время Сантандер Банк Польска), ИНГ Банк Слёнски, МБанк, Банк Миллениум и ПКО Банк Польски. Ключевым предметом его деятельности является
Как связать ваш Android-смартфон с Windows 10
Знаете ли вы, что вы можете связать свой смартфон Android с Windows 10, чтобы создать удобное взаимодействие между двумя устройствами? После настройки вы можете просматривать веб-страницы, использовать приложения, отправлять электронные письма и выполнять другие задачи на своем смартфоне, а затем легко переключаться на свой ПК и выполнять те задачи, на которых остановились. В этой статье мы объясним вам, как начать работу с этими последними функциями в Windows 10.
Как (и почему) начать работу с Google Cloud Print
Разве не было бы замечательно, если бы вы могли печатать с любого из ваших устройств (настольных компьютеров, телефонов, планшетов) на любой из ваших принтеров в любое время? Продолжайте читать, пока мы исследуем Google
Как работать с файлами Audio CD .CDA
Если вы посмотрите содержимое музыкального компакт-диска из Windows, то увидите, что оно содержит несколько файлов .CDA, каждый из которых соответствует дорожке песни. (CDA означает компакт-диск Audio) Я регулярно получаю письма от подписчиков, спрашивающих, почему они не
Что такое хостинг? Как выбрать лучший хостинг?
Цена домена - это не единственная цена, которую мы должны понести, когда начинаем с нашего собственного сайта. Для правильной работы сайта нам также необходимо приобрести хостинг. Как работают планы хостинга? От чего зависит их цена? Что будет работать для нашего сайта или интернет-магазина? Хостинг - что это? Каждый сайт нуждается в подключении к серверу для правильной работы.
Как исправить инфекцию Windows с помощью Linux
... это загрузить файл .iso из дистрибутива Linux, который вы хотите использовать, а затем записать его на компакт-диск или USB-накопитель. Поскольку Ubuntu - самый популярный дистрибутив, я пойду с Маверик сурикат - последняя версия программного обеспечения - для этого примера. Ubuntu можно скачать с проекта Веб-сайт
Нержавеющая сталь или уникальное дополнение к вашей квартире. Как это использовать?
В индустриальном мейнстриме это на вес золота. В классике это дает дозу элегантного характера и создает сложный дуэт с вечной палитрой цветов, а в стиле ретро это явный контрапункт. Нержавеющая сталь, потому что мы говорим об этом, является материалом, который надолго поселился в доме - занимает большие поверхности кухонных столешниц, а также украшает каркас авангардных картин. Как использовать благородное сырье, чтобы придать вашей

Комментарии

Если это так, вы нашли это полезным?
Если это так, вы нашли это полезным? Поделитесь своими мыслями и опытом с другими членами TechRepublic. Также читайте ... Еженедельный бюллетень Microsoft Станьте инсайдером Microsoft вашей компании с помощью этих руководств по Windows и Office и анализа наших корпоративных продуктов Microsoft. Доставлено по понедельникам и средам Зарегистрироваться СегодняЗарегистрироваться Сегодня
Это единственное логичное объяснение, так как иначе сканер отпечатков пальцев не должен находиться над логотипом Samsung, что было бы для него идеальным местом?
Это единственное логичное объяснение, так как иначе сканер отпечатков пальцев не должен находиться над логотипом Samsung, что было бы для него идеальным местом? Вялое начало для Биксби Биксби до сих пор не впечатляет Очень большая будущая особенность Bixby Vision добавляет ненужный раздув на камеру Другая большая особенность, которая была запущена с Samsung Galaxy S8 - это Биксби, голосовой
Как это будет в тестах на прослушивание, как с точки зрения воспроизведения музыки, так и с точки зрения удобства ведения разговоров?
Как это будет в тестах на прослушивание, как с точки зрения воспроизведения музыки, так и с точки зрения удобства ведения разговоров? Проверьте, прочитав эту статью. Читать абсолютно >> Обзор беспроводной колонки Prestigio PBS7 ART AS-B11 - не первый докладчик, пришедший в редакцию. Он был уже
Как это реализовать на практике, для оформления сайта?
Как это реализовать на практике, для оформления сайта? Об этом вы узнаете на нашем bootcamp. Вы узнаете секреты RWD, изучите Bootstrap и шаг за шагом напишете полный адаптивный дизайн сайта. Благодаря RWD: вы создадите четкую и понятную страницу при просмотре на мобильных устройствах у пользователей не возникнет проблем с этим
Как вы находите проверочный код на карте?
Как вы находите проверочный код на карте? Код CVC2 ( Код проверки карты 2 ) - трехзначный код, используемый для проверки удаленных транзакций MO / TO на картах MasterCard. Этот код можно найти на обратной стороне карты рядом с панелью подписи. Код CVV2 ( Значение верификации карты 2 ) - трехзначный код, позволяющий идентифицировать держателя карты Visa Electron и Visa Gold. Номер напечатан на обратной стороне карты.
Почему вы должны изменить транзакционный адрес электронной почты и почему вы предлагаете добавить в посылки печатную версию правил и форм?
Почему вы должны изменить транзакционный адрес электронной почты и почему вы предлагаете добавить в посылки печатную версию правил и форм? В нашем формула регламента есть следующая запись:
CDA, которые вы видите на музыкальном компакт-диске, когда вы помещаете компакт-диск в лоток для компакт-дисков своего компьютера?
CDA, которые вы видите на музыкальном компакт-диске, когда вы помещаете компакт-диск в лоток для компакт-дисков своего компьютера? Эти файлы создаются драйвером компакт-диска Windows. Они просто представляют аудиодорожки на компакт-диске и на самом деле их нет на CD. Каждый файл .CDA является своего рода указателем на местоположение конкретной дорожки на компакт-диске и не содержит музыкальной информации. Все файлы CDA имеют длину 44 байта и каждый содержит время дорожки
Итак, как вы создаете рекламный слоган?
Итак, как вы создаете рекламный слоган? Узнайте о 5 правилах, которые повышают вероятность успеха при создании рекламного слогана: Идентификация. Хороший слоган должен соответствовать названию, продолжая или дополняя его сообщение. Иногда это достигается путем размещения в пароле новое название компании («Citi никогда не спит» - Ситибанк), но это не единственное решение. Образно говоря
Возможно, вы спрашиваете себя, почему это вообще работает?
Возможно, вы спрашиваете себя, почему это вообще работает? По какой причине Google должен беспокоиться о любых изменениях на сайте и включать их в результаты вашей поисковой системы? Ответ очень прост, и его легко найти, следуя принципам следования за деньгами . Вы должны понимать, что Google - это не некоммерческая организация, а процветающая, ориентированная на прибыль компания. Итак, что делает поиск в Google? Конечно, на показанной в нем рекламе и больше заработает, если рекламодатели
Вы не знаете, что вы могли бы сделать с любимой?
Вы не знаете, что вы могли бы сделать с любимой? Вот наши подсказки. Подарки для супруга Книга для лучшего мужа Вы получите его в каждом хорошем книжном магазине. Для девушки это будет уникальный, символический подарок . Важно, чтобы эта книга была с вашей самоотдачей и, желательно, с вашей подписанной фотографией, вставленной между карточками. Вы можете быть уверены, что ваш муж очень часто будет
Как вы выбираете лучший хостинг?
Как вы выбираете лучший хостинг? Прежде всего, нам нужно ответить на вопрос, что нам действительно нужно. Какова популярность нашего сайта? Сколько фотографий и файлов мы будем кидать на него? Если мы уже знаем, какие параметры хостинга будут для нас наилучшими Хостингеры соблазняют нас низкими ценами. В начале внимательно проверьте доступные пакеты и спросите, не изменится ли цена через год - это очень распространенная уловка таких компаний. Давайте также проверим, что

Вы знали?
Как это работает?
О работает?
Что такое сервис BLIK?
Как выбрать лучший хостинг?
Как работают планы хостинга?
От чего зависит их цена?
Что будет работать для нашего сайта или интернет-магазина?
Хостинг - что это?
Как это использовать?