ชนิดของเลเซอร์ และประโยชน์ในการใช้งานแสงเลเซอร์

แสงเลเซอร์ในชีวิตประจำวันนั้นมีหลากหลายชนิด โดยแบ่งตามหน้าที่การใช้งาน แบ่งตามลักษณะของลำแสง อีกทั้งประโยชน์การช้งานมีมากมายหลากหลาย ทั้งในด้านการทหาร การแพทย์ และวงการอุตสาหกรรมการผลิต

ชนิดของเลเซอร์

1. เลเซอร์ที่เป็นของแข็ง

เป็นเลเซอร์ที่ใช้ตัวกลางเป็นของแข็ง โดยเลเซอร์ตัวแรกถูกสร้างขึ้นโดย ทีโอดอร์ ไมแมน (Theodore Maiman) ซึ่งเป็นเลเซอร์ที่เป็นชนิดแข็งเช่นเดียวกัน ของแข็งที่ถูกนำมาใช้เป็นส่วนประกอบสำหรับการทำเลเซอร์ซึ่งจะมีทั้งแบบเลเซอร์ทับทิม เลเซอร์แก้ว เลเซอร์แย็คและอื่นๆ มากมาย

นอกจากนี้ ยังมีการผสมสารบางชนิดให้เจือปนลงไปในวัสดุดังกล่าวตามความเหมาะสม หากเป็นเลเซอร์ทับทิม ก็จะใช้โครเมียมเป็นสารเจือปน ส่วนแย็คและแก้วจะใช้สารเจือปนชนิดเดียวกันคือนิโอดีเนียม สำหรับการสร้างพลังงานของเลเซอร์ที่เป็นของแข็งจะใช้แสงจากหลอดไฟซีนอนหรือไฟทังสเตน ซึ่งจะมี Optical Cavity ช่วยทำหน้าที่สะท้อนแสงเพิ่มโฟตอน

2. เลเซอร์ที่เป็นก๊าซ

เป็นเลเซอร์ที่นำเอาก๊าซมาใช้เป็นตัวกลางของวัสดุ โดยก๊าซที่ได้รับความนิยมใช้อย่างแพร่หลายคือ ก๊าซที่มีส่วนผสมของฮีเลียม – นีออน (He – Ne), ก๊าซที่มีส่วนผสมฮีเลียม – แคดเมียม (He – Cd) และก๊าซที่มีส่วนผสมคาร์บอนไดออกไซด์ – ไนโตรเจน – ฮีเลียม (CO2-N2-He)

ในขั้นตอนการปั๊มพลังงาน ตัวเลเซอร์ที่เป็นก๊าซจะถูกบรรจุลงในหลอดเลเซอร์ ส่วนของปลายหลอดจะถูกออกแบบมาเป็นพิเศษ ซึ่งจะมีส่วนของขั้วไฟฟ้าต่อเอาไว้ เพื่อป้อนไฟฟ้าที่มีแรงงดันสูงให้กับขั้วไฟฟ้าทั้งสอง ส่วนของอิเล็กตรอนจะวิ่งจากแคโทด ซึ่งเป็นขั้วลบ ไปยังขั้วแอโนด ซึ่งเป็นขั้วบวก อิเล็กตรอนที่วิ่งชนกับอะตอมหรืออาจจะเป็นโมเลกุลก๊าซเกิดการแตกตัวออกมาเป็นประจุไฟฟ้าที่เรียกกันว่า “พลาสม่า (Plasma)” พร้อมสำหรับการปล่อยโฟตอนออกมา แสงเลเซอร์จะถูกกระตุ้นให้ถูกสร้างขึ้นมาจากโฟรตอนที่มีขนาดเท่าๆ กัน

3. เลเซอร์ที่เป็นของเหลว

เป็นเลเซอร์ประเภทที่นิยมใช้สีย้อมผ้า (Dye) มาผสมเข้ากับแอลกอฮอล์ แล้วบรรจุลงในภาชนะเป็นมีความใส ทำให้ตัวกลางของการเกิดเลเซอร์อยู่ในสถานะของเหลว โดยสีย้อมผ้าที่ได้รับความนิยมนำมาใช้ เช่น คลอโรฟลูออเรสเซียน (Dichloro fluore scein) และเช่น โรดามีน 6 จี (Rhodamine 6 G) เป็นต้น ส่วนการปั๊มให้เกิดพลังงานของเลเซอร์ จะใช้กระบวนการเช่นเดียวกับเลเซอร์ที่ใช้ของแข็ง คือใช้แสงเป็นตัวกระตุ้น

4. เลเซอร์ที่เป็นไดโอด

ตัวไอโอด คือสารกึ่งตัวนำ ซึ่งตัวที่ได้รับความนิยมนำมาใช้เป็นตัวกลางเลเซอร์ มักจะเป็น ไดโอดที่มาจากสารแกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs), สารแกลเลียมอะลูมิเนียมอาร์เซไนด์ (GaAlAs) และอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ฟอสฟายด์ (InGaAsP) ในกระบวนการปั๊มพลังงานของเลเซอร์ จะทำด้วยการจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าผ่านรอยต่อ P-N ซึ่งจะทำให้เกิดแสงเลเซอร์ขึ้น

ประโยชน์ในการใช้งานแสงเลเซอร์

การนำเอาแสงเลเซอร์มาใช้ในปัจจุบัน ถือว่าเป็นหนึ่งในความนิยม และเป็นตัวช่วยสำคัญในการนำพาเอาศาสตร์ต่างๆ ไปยังเป้าหมายได้อย่างตรงจุด ด้วยคุณประโยชน์ที่หลากหลายทำให้ผู้เชี่ยวชาญต่างพยายามที่จะพัฒนาเลเซอร์ให้มีการใช้งานที่มีความภาพมากขึ้นอย่างต่อเนื่องในอนาคต

ในช่วงที่ Neil Armstrong และ Edwin Aldrin เดินทางขึ้นไปเหยียบดวงจันทร์เป้นครั้งแรก สิ่งที่พวกเขาพกติดต่อเอาไปด้วย คือกระจกที่ทำหน้าสะท้อนแสง เอาไปวางไว้ ภายหลังจากนั้น 10 วัน คณะวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียและเทกซัส ได้ทำการยิงแสงเลเซอร์ให้ไปตกกระทบกับกระจกชิ้นนั้น ที่มีระยะทางห่างออกไปจากโลกประมาณ 385,000 กิโลเมตร พบว่าแสงเลเซอร์เดินทางสะท้อนกลับมายังโลกเพียงชั่ววินาทีเท่านั้น

เป็นตัวการที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถนำเอามาใช้คำนวณค่าความเร็วแสง และระยะทางระหว่างโลกกับดวงจันทร์ได้แม่นยำมากขึ้น ในช่วงดังกล่าวเลเซอร์ยังถูกนำไปใช้พัฒนาวิจัยในหลายๆ ด้าน โดยมุ่งเน้นไปที่ประโยชน์ทางด้านการทหารเสียส่วนใหญ่ แต่ในปัจจุบันเรานำเอาความสามารถของเลเซอร์มาปรับใช้กับหลายๆ วงการ โดยเฉพาะงานที่มีความละเอียด และต้องการความแม่นยำสูงการรวมตัวกันของพาหนะไฟฟ้าที่เป็นสารกึ่งตัวนำ จากนั้นจะมีการขยายความเข้มด้วย Optical Cavity จนทำให้เกิดเป็นแสงเลเซอร์ขึ้นมาได้

ประโยชน์ของเลเซอร์ทางด้านการทหาร

ในด้านการทหารเลเซอร์ถูกนำไปใช้สำหรับชี้เป้าหมายของจรวดนำวิถี เครื่องบิน หรือรถถัง เพื่อการโจมตีเป้าหมายให้เกิดความแม่นยำมากขึ้น โดยลดความเสียหายที่จะเกิดกับบริเวณข้างเคียงอีกทางหนึ่ง

ประโยชน์ของเลเซอร์ด้านอุตสาหกรรม

เลเซอร์จะถูกนำไปใช้ประโยชน์สำหรับการ ตัด เชื่อม และเจาะ ชิ้นงานต่างๆ ที่เน้นความละเอียดแม่นยำสูง โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ จะมีความสำคัญเป็นอย่างมากกในการผลิตไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งมีขนาดเล็ก

ประโยชน์ของเลเซอร์ด้านการแพทย์

แพทย์นำเอาเลเซอร์ไปใช้ในกระบวนการผ่าตัดมากขึ้น ดังที่เราเริ่มเห็นได้จากโรงพยาบาลที่มีชื่อเสียงต่างๆ เนื่องจากมีความแม่นยำในการทำงานสูง ดีกว่าการผ่าตัดแบบธรรมดา และยังใช้สำหรับการผ่าตัดในจุดเล็กๆ ที่เข้าถึงได้ยาก เช่น ดวงตา สมอง และการผ่าตัดเกี่ยวกับเส้นประสาท ช่วยให้ผู้ป่วยไม่ได้รับผลข้างเคียงภายหลังจากการใช้เลเซอร์ การผ่าตัดเป็นไปด้วยดี แผลมีขนาดเล็ก ระยะพักฟื้นสั้นลง

ประโยชน์ของเลเซอร์ด้านดาราศาสตร์

แสงเลเซอร์จะช่วยทำให้เกิดความเขาใจในสภาพอากาศที่มีความแปรปรวนได้ดี ซึ่งจะช่วยปรับโฟกัสของกล้องโทรทัศน์ที่ใช้ดูดาวให้มองเห็นได้ชัดเจนมมากขึ้น

ประโยชน์ของเลเซอร์ด้านโทรคมนาคม

ด้านโทรคมนานาคม นำเอาเลเซอร์มาใช้ได้อย่างมีประโยชน์เป็นอย่างมาก ซึ่งจะทำหน้าที่ในการส่งสัญญาณผ่านใยแก้วนำแสง ถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์และโทรศัพท์ได้ดี รวมถึงการส่งข้อมูลข่าวสารต่างๆ ที่มีจำนวนมาก โดยไม่ก่อให้เกิดสัญญาณรบกวน แถมใยแก้วนำแสงเพียง 1 เส้น สามารถบรรจุคูสายได้นับพันคู่เลยทีเดียว เรียกได้ว่าสามารถจุข้อมูลในปริมาณมากๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้น ยังไม่ใช่ประโยชน์ทั้งหมดของเลเซอร์ ซึ่งถือว่าเป็นเทคโนโลยีที่ยังคงสามารถนำเอาไปพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อประโยชน์ในชีวิตประจำวันของเราได้อย่างมากมาย ทำให้เลเซอร์กำลังกลายมาเป็นส่วนสำคัญต่อการดำเนินชีวิตของมนุษย์ในอนาคตต่อไปที่ควรจับตามอง