Tìm hiểu về tia laser ‘ thần thánh’

362

Công nghệ laser là từ quen thuộc mà bạn thường xuyên bắt gặp trong cuộc sống hiện đại ngày nay. Vậy bạn có biết laser là gì? Có đặc điểm gì? Nguyên lý hoạt động thế nào và ứng dụng ra sao? Hãy cùng An Khánh  – đơn vị  cung cấp máy laser uy tín số 1 Việt Nam tìm hiểu nhé!

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của laser

Laser (được đọc là la-de hoặc lây-dơ) là tên viết tắt của cụm từ ‘Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation’ trong tiếng Anh, và nó có nghĩa là “khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích”.

Cấu tạo của laser

Cấu tạo cơ bản của laser gồm các thành phần sau:

  • Buồng cộng hưởng (vùng bị kích thích)
  • Nguồn nuôi (năng lượng bơm vào vùng bị kích thích)
  • Gương phản xạ toàn phần
  • Gương bán mạ
  • Tia laser
Tìm hiểu về tia laser
Tìm hiểu về tia laser

Nguyên lý hoạt động

Một ví dụ về nguyên lý hoạt động của laser miêu tả cho laser thạch anh.

  • Dưới sự tác động của hiệu điện thế cao, electron của thạch anh di chuyển từ mức năng lượng thấp lên năng lương cao tạo nên trạng thái nghịch đảo mật độ tích lũy của các electron.
  • Ở mức năng lượng cao, một vài electron sẽ rơi xuống mức năng lượng thấp, giải phóng hạt ánh sáng – gọi là photon.
  • Các hạt photon sẽ toả ra nhiều hướng khác nhau từ một nguyên tử, va chạm vào các nguyên tử khác, kích thích electron ở các nguyên tử này rơi xuống, sinh ra thêm các photon có cùng tần số, cùng pha và cùng một hướng bay, tạo nên một phản ứng dây chuyền khuếch đại dòng ánh sáng.
  • Các hạt photon này sẽ bị phản xạ qua lại nhiều lần trong vật liệu, nhờ gương để tăng hiệu suất khuếch đại ánh sáng.
  • Một vài photon ra ngoài nhờ có gương bán mạ tại một đầu của vật liệu. Tia sáng đi ra chính là tia laser.

Phân loại tia laser

Laser được chia thành 3 loại: laser chất rắn, laser chất lỏng và laser chất khí.

  • Laser chất rắn

Có khoảng 200 chất rắn có khả năng làm môi trường hoạt chất laser. Một số loại laser chất rắn phổ biến như: YAG-Neodym, hồng ngọc (Rubi), bán dẫn.

  • Laser chất lỏng

Môi trường hoạt chất là chất lỏng, thông dụng nhất là laser màu.

  • Laser chất khí

Một số loại laser chất khí phổ biến như He-Ne, Argon, CO2

Tính chất tia laser

  • Độ định hướng cao: tia laser phát ra hầu như là chùm song song do đó khả năng chiếu xa hàng nghìn km mà không bị phân tán.
  • Tính đơn sắc rất cao: chùm sáng chỉ có một màu (hay một bước sóng) duy nhất. Do vậy chùm laser không bị tán xạ khi đi qua mặt phân cách của hai môi trường có chiết suất khác nhau. Đây là tính chất đặc biệt nhất mà không nguồn sáng nào có.
  • Tính đồng bộ của các photon trong chùm tia laser: Có khả năng phát xung cực ngắn: cỡ mili giây (ms), nano giây, pico giây, cho phép tập trung năng lượng tia laser cực lớn trong thời gian cực ngắn.

Các chế độ hoạt động của laser

Laser có thể được cấu tạo để hoạt động ở trạng thái bức xạ sóng liên tục hay bức xạ xung . Điều này dẫn đến những khác biệt cơ bản khi xây dựng hệ laser cho những ứng dụng khác nhau.

  • Chế độ phát liên tục

Trong chế độ phát liên tục, công suất của laser không đổi so với thời gian. Sự đảo nghịch mật độ cần thiết cho hoạt động laser được duy trì liên tục bởi nguồn bơm năng lượng đều đặn.

  • Chế độ phát xung

Trong chế độ phát xung, công suất laser luôn thay đổi , với đặc trưng là các giai đoạn “đóng” và “ngắt” cho phép tập trung năng lượng cao nhất có thể trong một thời gian ngắn nhất .

Máy khắc dấu sử dụng công nghệ laser tại An Khánh

Máy khắc dấu sử dụng công nghệ laser tại An Khánh

Ứng dụng của tia laser

Laser ngày nay được ứng dụng rộng rãi trong các ngành, các lĩnh vực khác nhau. Trong đó, tia laser có vai trò cực kỳ quan trọng trong y học và quân sự.

Tất nhiên không thể bỏ qua vai trò quan trọng của laser trong gia công các loại vật liệu khác nhau. Các loại máy cắt laser, máy khắc laser với khả năng cắt khắc theo ý muốn của người dùng với các yêu cầu thành phẩm cực cao đã khiến ngành gia công bước sang một trang mới.

Công nghệ cắt khắc, gia công laser từ đó mà ứng dụng rộng rãi, có vai trò quan trọng trong các ngành khác nhau như khắc mã vạch, cắt khắc trên vải – da trong may mặc,…