การใช้งานจริงของเลเซอร์

การประดิษฐ์ของเลเซอร์นั้นถือได้ว่าเป็นการค้นพบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของศตวรรษที่ 20 แม้ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาเทคโนโลยีนี้พวกเขาได้ทำนายการบังคับใช้ที่หลากหลายอย่างสมบูรณ์ตั้งแต่เริ่มต้นที่คาดว่าจะสามารถแก้ไขปัญหาได้หลากหลายแม้ว่าจะมีบางงานที่ไม่สามารถมองเห็นได้ในเวลานั้น

การแพทย์และดาราศาสตร์ฟิวชั่นแสนสาหัสและระบบอาวุธล่าสุดเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการใช้เลเซอร์ในปัจจุบัน เรามาดูกันว่าเลเซอร์พบการใช้งานจริงได้อย่างไรและดูความยิ่งใหญ่ของการประดิษฐ์ที่ยอดเยี่ยมนี้ซึ่งเป็นรูปลักษณ์ของนักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่ง

เลเซอร์สเปกโตรสโกปี

หลักการของรังสีเอกซ์เลเซอร์สามารถรับได้ในทุกช่วงความยาวคลื่นทั้งในรูปแบบของคลื่นต่อเนื่องของความถี่ที่แน่นอนและในรูปแบบของพัลส์สั้นซึ่งสามารถทนต่อเศษเสี้ยววินาที ลำแสงเลเซอร์จะได้รับผลกระทบทางแสงแบบไม่เชิงเส้นซึ่งจะช่วยให้นักวิจัยสามารถทำการสเปกโทรสโกปีโดยการเปลี่ยนความถี่ของแสงรวมทั้งทำการวิเคราะห์กระบวนการที่สอดคล้องกันโดยการควบคุมโพลาไรเซชันของลำแสงเลเซอร์

การวัดระยะทางไปยังวัตถุ

ลำแสงเลเซอร์นั้นสะดวกที่จะนำไปยังวัตถุที่กำลังศึกษาแม้ว่าวัตถุนี้จะอยู่ไกลมากเพราะความแตกต่างของลำแสงเลเซอร์มีขนาดเล็กมาก ดังนั้นในปี 2561 เป็นส่วนหนึ่งของการทดลองลำแสงเลเซอร์จึงถูกส่งตรงจากหอดูดาวจีนยูนนานไปยังดวงจันทร์ ตัวสะท้อนแสงอพอลโล 15 ซึ่งติดตั้งแล้วบนพื้นผิวดวงจันทร์สะท้อนลำแสงกลับสู่โลกที่หอสังเกตการณ์ได้รับ

เป็นที่ทราบกันว่าแสงเลเซอร์นั้นเหมือนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ - ที่ความเร็วแสง การตรวจวัดระยะทางของลำแสงแสดงให้เห็นว่าระยะทางจากหอดูดาวไปยังดวงจันทร์ในช่วงเวลา 21:25 ถึง 22:31 เวลาปักกิ่งในวันที่ 22 มกราคม 2018 อยู่ในช่วง 385823,433 ถึง 387119,600 กิโลเมตร

เครื่องมือค้นหาระยะเลเซอร์สำหรับระยะทางไม่ไกลนักจากระยะไกลจากโลกถึงดวงจันทร์ทำงานบนหลักการที่คล้ายกัน เลเซอร์พัลซิ่งส่งลำแสงไปยังวัตถุที่ลำแสงถูกสะท้อนออกมา เครื่องตรวจจับรังสีจะได้รับลำแสงสะท้อนกลับ โดยคำนึงถึงเวลาระหว่างการเริ่มต้นของการแผ่รังสีและช่วงเวลาที่เครื่องตรวจจับลำแสงสะท้อนเช่นเดียวกับความเร็วของแสงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์จะคำนวณระยะทางไปยังวัตถุ

เลนส์ที่ปรับได้และการชดเชยความผิดเพี้ยนของบรรยากาศ

หากคุณสังเกตวัตถุทางดาราศาสตร์ที่อยู่ห่างไกลจากโลกผ่านกล้องดูดาวปรากฎว่าชั้นบรรยากาศนั้นนำการบิดเบือนทางแสงมาสู่ภาพของวัตถุนี้ เพื่อที่จะกำจัดความบิดเบี้ยวเหล่านี้ได้มีการนำวิธีการของเลนส์ที่ปรับตัวได้มาใช้ซึ่งมีการวัดและชดเชยการบิดเบือน

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ลำแสงเลเซอร์อันทรงพลังจะถูกนำไปยังวัตถุที่สังเกตซึ่งเช่นแสงอย่างง่ายผ่านการกระเจิงในชั้นบรรยากาศกลายเป็น“ ดาวเทียม” ซึ่งเป็นแสงจากทางกลับไปยังผู้สังเกตการณ์ ชั้นบรรยากาศเช่นเดียวกับภาพของวัตถุทางดาราศาสตร์ที่สังเกตได้

ข้อมูลการบิดเบือนจะถูกประมวลผลและใช้เพื่อชดเชยการบิดเบือนทางแสงโดยการปรับภาพของวัตถุทางดาราศาสตร์ที่สังเกตได้อย่างเหมาะสม ดังนั้นรูปภาพของวัตถุจึง "สะอาด" มากกว่า

ชีวเคมีและโฟโตเคมี

ในการศึกษาทางชีวเคมีเกี่ยวกับการก่อตัวและการทำงานของโปรตีน, เลเซอร์ ultrashort pulses ของ femtosecond ระยะเวลามีประโยชน์พัลส์เหล่านี้ทำให้สามารถเริ่มต้นและศึกษาปฏิกิริยาทางเคมีด้วยความละเอียดทางอุณหภูมิสูงเพื่อค้นหาและศึกษาสารประกอบทางเคมีที่มีชีวิตต่ำ

โดยการเปลี่ยนโพลาไรเซชันของพัลส์แสงนักวิทยาศาสตร์สามารถกำหนดทิศทางที่จำเป็นของปฏิกิริยาเคมีโดยเลือกจากสถานการณ์ที่เป็นไปได้สองสามประการสำหรับการพัฒนาของเหตุการณ์ในระหว่างการตอบสนองที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด

เลเซอร์ชีพจรแม่เหล็ก

วันนี้การวิจัยกำลังดำเนินการเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของการสะกดจิตของสื่อโดยใช้เลเซอร์แสงน้อยเกินขีด จำกัด ในระยะเวลาไม่กี่วินาที ขณะนี้ได้รับการล้างอำนาจแม่เหล็กขั้นสูงด้วยเลเซอร์ใน 0.2 picoseconds เช่นเดียวกับการควบคุมแสงของการทำให้เป็นแม่เหล็กโดยแสงโพลาไรซ์

การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์

การทดลองระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ในช่วงต้นได้ดำเนินการกับไอออน ไอออนถูกจับโดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในกับดักไอออนที่ซึ่งพวกมันส่องแสงโดยลำแสงเลเซอร์ ในกระบวนการปะทะกันแบบไม่ยืดหยุ่นกับโฟตอนไอออนก็สูญเสียพลังงานและอุณหภูมิที่สูงถึงต่ำมาก

หลังจากนั้นพบวิธีการระบายความร้อนเลเซอร์ของของแข็งที่เป็นประโยชน์มากขึ้น - anti-Stokes cooling ซึ่งประกอบด้วยสิ่งต่อไปนี้ อะตอมของตัวกลางอยู่ในสถานะเหนือสภาวะพื้นดิน (ที่ระดับการสั่นสะเทือน) ตื่นเต้นกับพลังงานที่อยู่ด้านล่างสถานะที่ตื่นเต้น (ที่ระดับการสั่นสะเทือน) และดูดซับฟอนออนอะตอมผ่านเข้าสู่สถานะที่ตื่นเต้น จากนั้นอะตอมจะปล่อยโฟตอนที่มีพลังงานสูงกว่าพลังงานของปั๊มผ่านเข้าไปสู่สภาพพื้นดิน

เลเซอร์ฟิวชั่น

ปัญหาของการถือพลาสมาความร้อนภายในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ยังสามารถแก้ไขได้ด้วยเลเซอร์ ปริมาณเทอร์โมนิวเคลียร์ในปริมาณเล็กน้อยถูกฉายรังสีจากทุกด้านเป็นเวลาหลายนาโนวินาทีด้วยเลเซอร์อันทรงพลัง

พื้นผิวเป้าหมายระเหยไปซึ่งนำไปสู่แรงกดดันมหาศาลในชั้นในของน้ำมันเชื้อเพลิงดังนั้นเป้าหมายจะได้รับประสบการณ์การอัดและการบีบอัดที่ยิ่งใหญ่และที่ปฏิกิริยาอุณหภูมิความร้อนฟิวชั่นบางอย่างสามารถเกิดขึ้นได้ในเป้าหมายที่อัดแน่นแล้ว การทำความร้อนสามารถทำได้ด้วยการใช้ femtosecond laser pulses

แหนบที่ใช้แสงเลเซอร์

แหนบเลเซอร์ช่วยให้สามารถจัดการกับวัตถุอิเล็กโทรดด้วยกล้องจุลทรรศน์โดยใช้แสงจากเลเซอร์ไดโอด: แรงถูกนำไปใช้กับวัตถุภายในไม่กี่ nanonewtons และวัดระยะทางเล็ก ๆ จากหลายนาโนเมตร อุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในการศึกษาโปรตีนโครงสร้างและการทำงานของมัน

การต่อสู้และการป้องกันอาวุธเลเซอร์

ในตอนต้นของครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 เลเซอร์พลังงานสูงได้รับการพัฒนาในสหภาพโซเวียตซึ่งสามารถใช้เป็นอาวุธที่มีความสามารถในการตีเป้าหมายในผลประโยชน์ของการป้องกันขีปนาวุธ ในปี 2009 ชาวอเมริกันได้ประกาศการสร้างเลเซอร์โซลิดสเตตแบบพกพาขนาด 100 kW ซึ่งในทางทฤษฎีสามารถตีเป้าหมายทางอากาศและภาคพื้นดินของศัตรูที่มีศักยภาพได้

สายตาเลเซอร์

แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ขนาดเล็กติดอยู่อย่างแน่นหนากับกระบอกปืนยาวหรือปืนพกเพื่อที่ลำแสงของมันจะพุ่งขนานไปกับกระบอกปืน เมื่อเล็งปืนจะเห็นจุดเล็ก ๆ บนเป้าหมายเนื่องจากความแตกต่างเล็ก ๆ ของลำแสงเลเซอร์

ส่วนใหญ่สำหรับสถานที่ท่องเที่ยวเช่นไดโอดเลเซอร์สีแดงหรือเลเซอร์ไดโอดอินฟราเรด (เพื่อให้สามารถมองเห็นได้เฉพาะในอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืน) เพื่อความคมชัดที่มากขึ้นในสภาพแสงกลางวันใช้เลเซอร์ทิวทัศน์พร้อมไฟ LED เลเซอร์สีเขียว

หลอกศัตรูทหาร

ลำแสงเลเซอร์พลังงานต่ำถูกส่งตรงไปยังอุปกรณ์ทางทหารของศัตรู ศัตรูค้นพบความจริงข้อนี้เชื่อว่าอาวุธบางชนิดมุ่งเป้าไปที่เขาและถูกบังคับให้ใช้มาตรการเร่งด่วนเพื่อป้องกันแทนที่จะทำการโจมตี

กระสุนปืนเลเซอร์

มันสะดวกที่จะใช้ลำแสงเลเซอร์ที่สะท้อนแสงเพื่อเล็งไปที่กระสุนปืนที่พุ่งออกมาเช่นจรวดที่พุ่งออกมาจากเครื่องบิน เลเซอร์จากพื้นดินหรือจากเครื่องบินส่องสว่างเป้าหมายและกระสุนปืนจะถูกชี้นำโดยมัน เลเซอร์เป็นอินฟราเรดที่ใช้กันทั่วไปเนื่องจากตรวจจับได้ยาก

การชุบด้วยเลเซอร์

พื้นที่ผิวของโลหะถูกทำให้ร้อนด้วยเลเซอร์ถึงอุณหภูมิวิกฤตในขณะที่ความร้อนแทรกซึมลึกเข้าไปในผลิตภัณฑ์เนื่องจากการนำความร้อน ทันทีที่การทำงานของเลเซอร์สิ้นสุดลงผลิตภัณฑ์จะเย็นลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากการแทรกซึมของความร้อนภายในซึ่งโครงสร้างการชุบแข็งเริ่มก่อตัวขึ้นซึ่งจะป้องกันการสึกหรออย่างรวดเร็วระหว่างการใช้งานผลิตภัณฑ์ในอนาคต

การหลอมด้วยเลเซอร์และการแบ่งเบาบรรเทา

การอบอ่อนเป็นวิธีการรักษาความร้อนชนิดหนึ่งซึ่งผลิตภัณฑ์ถูกทำให้ร้อนเป็นครั้งแรกที่อุณหภูมิหนึ่งจากนั้นจัดเป็นระยะเวลาหนึ่งที่อุณหภูมินี้จากนั้นจะถูกทำให้เย็นลงอย่างช้าๆจนถึงอุณหภูมิห้อง

สิ่งนี้จะช่วยลดความแข็งของโลหะซึ่งจะช่วยให้การประมวลผลเชิงกลเพิ่มเติมในขณะที่การปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคและบรรลุความสม่ำเสมอของโลหะมากขึ้นช่วยลดความเครียดภายใน การหลอมด้วยเลเซอร์ช่วยให้คุณสามารถดำเนินการกับชิ้นส่วนโลหะขนาดเล็กด้วยวิธีนี้

วันหยุดจะดำเนินการเพื่อให้ได้ความเหนียวที่สูงขึ้นและลดความเปราะของวัสดุในขณะที่ยังคงรักษาระดับความแข็งแรงที่ยอมรับได้ที่ข้อต่อของชิ้นส่วน สำหรับสิ่งนี้ผลิตภัณฑ์ถูกทำให้ร้อนด้วยเลเซอร์ที่อุณหภูมิ 150–260 ° C ถึง 370–650 ° C ตามด้วยการระบายความร้อนช้า (การระบายความร้อน)

การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์และการปนเปื้อนของพื้นผิว

วิธีการทำความสะอาดนี้ใช้สำหรับกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่พื้นผิวออกจากวัตถุอนุสาวรีย์งานศิลปะ สำหรับผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดจากการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีและสำหรับการทำความสะอาดไมโครอิเล็กทรอนิกส์ วิธีการทำความสะอาดนี้ปราศจากข้อเสียที่เกิดจากการเจียรเชิงกลการขัดการประมวลผลการสั่นสะเทือน ฯลฯ

เลเซอร์ฟิวชั่นและ amorphization

ความเร็วสูงของผิวโลหะผสมที่เตรียมไว้พร้อมลำแสงสแกนหรือพัลส์สั้นสามารถทำได้เนื่องจากการกำจัดความร้อนอย่างรวดเร็วในระหว่างที่การละลายแข็งตัวแก้วโลหะชนิดหนึ่งที่มีความแข็งสูงทนต่อการกัดกร่อนและการปรับปรุงลักษณะของแม่เหล็กจะเกิดขึ้น วัสดุ precoating ถูกเลือกเพื่อให้พร้อมกับวัสดุหลักในการสร้างองค์ประกอบที่มีแนวโน้มที่จะ amorphization ภายใต้การกระทำของเลเซอร์

เลเซอร์อัลลอยด์และพื้นผิว

การอัลลอยด์พื้นผิวโลหะด้วยเลเซอร์จะเพิ่มความแข็งระดับไมโครและความต้านทานการสึกหรอ

วิธีการพ่นด้วยเลเซอร์ช่วยให้คุณสามารถใช้ชั้นผิวที่ทนทานต่อการสึกหรอ มันถูกใช้ในการฟื้นฟูชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูงที่ใช้ในสภาวะการสึกหรอที่เพิ่มขึ้นตัวอย่างเช่นวาล์ว ICE และชิ้นส่วนเครื่องยนต์อื่น ๆ วิธีนี้เหนือกว่าในด้านคุณภาพสำหรับการสปัตเตอรีเนื่องจากชั้นเสาหินถูกสร้างขึ้นที่นี่ซึ่งสัมพันธ์กับฐาน

เครื่องพ่นเลเซอร์สุญญากาศ

ในสูญญากาศส่วนหนึ่งของวัสดุจะถูกระเหยด้วยเลเซอร์จากนั้นข้อมูลการระเหยจะถูกควบแน่นบนสารตั้งต้นพิเศษซึ่งกับผลิตภัณฑ์อื่น ๆ พวกเขาจะสร้างวัสดุที่มีองค์ประกอบทางเคมีใหม่ที่จำเป็น

การเชื่อมด้วยเลเซอร์

วิธีการเชื่อมทางอุตสาหกรรมที่มีแนวโน้มโดยใช้เลเซอร์กำลังสูงทำให้การเชื่อมราบรื่น, แคบและลึกมาก ซึ่งแตกต่างจากวิธีการเชื่อมแบบทั่วไปกำลังของเลเซอร์ถูกควบคุมอย่างแม่นยำมากขึ้นซึ่งช่วยให้คุณสามารถควบคุมความลึกและพารามิเตอร์อื่น ๆ ของการเชื่อมได้อย่างแม่นยำมาก เลเซอร์เชื่อมสามารถเชื่อมชิ้นส่วนที่หนาด้วยความเร็วสูงคุณเพียงแค่ต้องเพิ่มพลังงาน เชื่อมได้ดีกว่าเช่นเดียวกับการเชื่อมต่อใด ๆ ที่ได้รับจากวิธีนี้

ตัดด้วยเลเซอร์

พลังงานความเข้มข้นสูงในลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัสทำให้สามารถตัดวัสดุเกือบทุกชนิดได้ในขณะที่การตัดแคบและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนมีน้อยที่สุด ดังนั้นจึงไม่มีสายพันธุ์ที่เหลืออย่างมีนัยสำคัญ

เลเซอร์ scribing

สำหรับการแยกต่อมาเป็นองค์ประกอบขนาดเล็กเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์จะถูกเขียน - ร่องลึกถูกนำไปใช้กับเลเซอร์ ที่นี่มีความแม่นยำสูงกว่าเมื่อใช้เครื่องมือเพชร

ความลึกของร่องอยู่ระหว่าง 40 ถึง 125 ไมครอนความกว้างอยู่ระหว่าง 20-40 ไมครอนมีความหนาของแผ่นแปรรูปจาก 150 ถึง 300 ไมครอน ร่องผลิตขึ้นที่ความเร็วสูงถึง 250 มม. ต่อวินาที ผลผลิตของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปมากขึ้นการแต่งงานน้อยลง

เลเซอร์แกะสลักและทำเครื่องหมาย

เกือบทุกที่ในอุตสาหกรรมทุกวันนี้มีการใช้การแกะสลักและทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์: การประยุกต์ใช้ภาพวาด, การจารึก, การเข้ารหัสของตัวอย่าง, แผ่นป้าย, ตกแต่งศิลปะ, ของที่ระลึก, เครื่องประดับ, จารึกขนาดเล็กในผลิตภัณฑ์ที่เล็กที่สุดและบอบบางที่สุด เทคโนโลยี

เลเซอร์ในการแพทย์

เป็นไปไม่ได้ที่จะประเมินค่าการบังคับใช้เลเซอร์ในการแพทย์สมัยใหม่ เลเซอร์ผ่าตัดใช้ในการจับตัวเป็นเรตินาของ exfoliated ของตาเลเซอร์มีดสามารถตัดเนื้อและกระดูกเชื่อมกับเลเซอร์ เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์จะเชื่อมเนื้อเยื่อชีวภาพ

แน่นอนว่าในแง่ของการแพทย์ในทิศทางนี้นักวิทยาศาสตร์จะต้องปรับปรุงและปรับแต่งในแต่ละปีปรับปรุงเทคโนโลยีการใช้เลเซอร์เพื่อหลีกเลี่ยงผลข้างเคียงที่เป็นอันตรายต่อเนื้อเยื่อที่อยู่ใกล้เคียง บางครั้งมันเกิดขึ้นที่เลเซอร์สมานที่เดียว แต่มันมีผลในการทำลายต่ออวัยวะข้างเคียงหรือเซลล์ที่ตกลงมาโดยไม่ตั้งใจ

ชุดเครื่องมือเพิ่มเติมที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อทำงานร่วมกับเลเซอร์ผ่าตัดช่วยให้แพทย์ประสบความสำเร็จในการผ่าตัดระบบทางเดินอาหารการผ่าตัดระบบทางเดินน้ำดีม้ามปอดและตับ

การกำจัดรอยสัก, การแก้ไขสายตา, นรีเวชวิทยา, ระบบทางเดินปัสสาวะ, การส่องกล้อง, ทันตกรรม, การกำจัดเนื้องอกในสมองและกระดูกสันหลัง - ทั้งหมดนี้เป็นไปได้ในวันนี้ต้องขอบคุณเทคโนโลยีเลเซอร์ที่ทันสมัย

เทคโนโลยีสารสนเทศการออกแบบชีวิตและเลเซอร์

CD, DVD, BD, holography, เครื่องพิมพ์เลเซอร์, เครื่องอ่านบาร์โค้ด, ระบบรักษาความปลอดภัย (อุปสรรคด้านความปลอดภัย), การแสดงแสง, งานนำเสนอมัลติมีเดีย, พอยน์เตอร์, และอื่น ๆ ลองจินตนาการว่าโลกของเราจะดูอย่างไรถ้ามันหายไป เลเซอร์ ...