tìm hiểu tính chất quang tia sáng lazer vài hệ thống phát lazer năng lượng lazer và bán dẫn lazer phát xạ và truyền dẫn lazer ứng dụng trong thực tế ngày nay

Năm 1970 Zhores Ivanovich Alferov, của Liên Xô và Hayashi và Panish của Phòng thí nghiệm Bell đã độc lập phát triển điốt lazer hoạt động liên tục ở nhiệt độ trong phòng, sử dụng cấu trúc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCMKHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ

- -VẬT LIỆU ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI 18: TÌM HIỂU TÍNH CHẤT QUANG TIA SÁNGLAZER VÀI HỆ THỐNG PHÁT LAZER.NĂNG LƯỢNGLAZER VÀ BÁN DẪN LAZER PHÁT XẠ VÀ TRUYỀNDẪN LAZER ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ NGÀY NAY.Giảng viên hướng dẫn:GVC.ThS Phạm Xuân Hổ

Nhóm sinh viên thực hiện:Đoàn Anh Huy MSSV: 21151241

Chương I ĐỊNH NGHĨA VỀ TIA LAZER 4

I.1 Lịch sử phát triển và lý do chọn đề tài 4

I.1.1 Lý do chọn đề tài 4

I.1.2 Lịch sử phát triển 4

I.2 Tia lazer là gì? 5

I.3 Sự khác biệt giữa tia lazer với các tia sáng khác 5

I.4 Cấu tạo và nguyên tắc phát tia lazer 6

I.4.1 Cấu tạo lazer 6

I.4.2 Nguyên tắc phát tia lazer 6

I.5 Ưu và khuyết điểm của tia Lazer 7

Chương II CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÙM TIA LAZER 8

II.1 Cường độ tia lazer lớn gấp bội lần cường độ tia sáng nhiệt 8

II.2 Độ dịnh hướng của Lazer cao 8

II.3 Độ đơn sắc cao 9

II.4 Tính chất không gian của tia lazer 10

II.4.1 Sự ổn định của các mode ngang 10

II.4.2 2.4.2 Tính chuẩn trực của chùm tia 10

II.4.3 2.4.3 Sự hội tụ của chùm tia 10

II.4.4 2.5 Tính chất thời gian của tia Lazer 10

Chương III CÁC ỨNG DỤNG CỦA TIA LAZER 12

III.1 Ứng dụng của lazer trong nghiên cứu khoa học: 12

III.1.1 Nghiên cứu về Quang học phi tuyến: 12

III.1.2 Holography: 12

III.1.3 Nghiên cứu plasma nóng và các phản ứng nhiệt hạch: 13

III.1.4 Nghiên cứu sinh hóa hiện đại: 13

III.2 Ứng dụng của lazer trong khoa học kĩ thuật: 14

III.2.1 Trong thông tin liên lạc: 14

III.2.2 Trong nghiên cứu vũ trụ: 14

III.3 Trong các ngành khoa học khác: 14

III.3.1 Trong công nghệ gia công kim loại: 14

III.3.2 Trong đo lường tiêu chuẩn: 14

III.3.3 Trong y học: 15

III.3.4 Trong khí tượng: 15

Chương IV CÁC ỨNG DỤNG MỚI NHẤT CỦA TIA LAZER 16 IV.1 Ứng dụng của Lazer trong y học 16

IV.1.1 Trong chuẩn đoán: 17

IV.1.2 Trong điều trị:Ứng dụng của lazer trong điều trị rất phong phú: 17 IV.1.3 Làm dao mổ lazer: 18

IV.1.4 Tác dụng khích thích sinh học: 18

IV.2 Ứng dụng lazer để tạo ra vũ khí hạt nhân: 19

IV.3 Tia lazer phóng tàu vũ trụ 20

IV.4 Thiết bị điều khiển bằng lazer giúp người tàn tật đi lại 22

IV.5 Chiếc đồng hồ chính xác nhất thế giới: 22

IV.6 Máy lazer lớn nhất thế giới 23

IV.7 Cầu nối lazer giữa các vệ tinh 23

IV.8 Nam châm hoạt động bằng ánh sáng: 24

IV.9 Dùng lazer di chuyển xung sáng trong khí lạnh 24

IV.10 Động cơ lượng tử biến khí thải thành lazer 25

IV.11 Trạng thái thứ tư của vật chất: 26

IV.12 Làm tia lazer đứng yên trong tinh thể 27

I.1.Lịch sử phát triển và lý do chọn đề tài

I.1.1 Lý do chọn đề tài

Trong cuộc sống hiện đại với xu hướng của sự phát triển khoa học công nghệ ngày càng trở nên tiên tiến và dần trở thành một phần gần như không thể nào thiếu được trong đời sống Thông qua đó là sự ra đời của tia Lazer Nhờ có tia lazer mà nhiều phát minh khoa học ứng dụng bằng tia lazer ra đời và nó góp phần giúp cho con người có được nhiều giải pháp để đáp ứng với nhu cầu của cuộc sống trong nhiều lĩnh vực.Nhờ có tia lazer mà nhiều căn bệnh khó chữa trị dược chữa trị cũng như có thể dễ dàng điều trị những căn bệnh trước đây Không những thế Lazer còn được ứng dụng trong quân sự để tăng cường sức

mạnh của quân sự và nhiều điều khác nữa … Sau đây nhóm tôi sẽ giúp mọi người hiểu sâu hơn về tia Lazer

I.1.2 Lịch sử phát triển

Lazer được phỏng theo maser, một thiết bị có cơ chế tương tự nhưng tạo ra tia vi sóng hơn là các bức xạ ánh sáng Maser đầu tiên được tạo ra bởi Charles H Townes và sinh viên tốt nghiệp J.P Gordon và H.J Zeiger vào năm 1953 Maser đầu tiên đó không tạo ra tia sóng một cách liên tục Nikolay Gennadiyevich Basov và Aleksandr Mikhailovich Prokhorov của Liên bang Xô viết đã làm việc độc lập trên lĩnh vực lượng tử dao động và tạo ra hệ thống phóng tia liên tục bằng cách dùng nhiều hơn hai mức năng lượng Hệ thống đó có thể phóng ra tia liên tục mà không cho các hạt xuống mức năng lượng bình thường, vì thế vẫn giữ tần suất Năm 1964 Charles Townes, Nikolai Basov và, Aleksandr Prokhorov cùng nhận giải thưởng Nobel vật lý về nền tảng cho lĩnh vực điện tử lượng tử, dẫn đến việc tạo ra máy dao động và phóng đại dựa trên thuyết maser-lazer.

Vào năm 1960, nhà vật lý Theodore Maiman là người đầu tiên đã tạo ra laser hồng ngọc tại phòng thí nghiệm Hughes Laboratory ở Malibu, California.Lazer hồng ngọc là loại lazer chất rắn Hồng ngọc là oxit nhôm pha lẫn crôm, crôm hấp thụ tia sáng màu xanh lá cây và xanh lục, để lại duy nhất tia sáng màu hồng phát ra.

Robert N Hall phát triển lazer bán dẫn đầu tiên, hay điốt lazer, năm 1962 Thiết bị của Hall xây dựng trên hệ thống vật liệu gali asen- và tạo ra tia có bước sóng 850 nm, gần vùng quang phổ tia hồng ngoại Lazer bán dẫn đầu tiên với tia phát ra có thể thấy được được trưng bày đầu tiên cùng năm đó Năm 1970 Zhores Ivanovich Alferov, của Liên Xô và Hayashi và Panish của Phòng thí nghiệm Bell đã độc lập phát triển điốt lazer hoạt động liên tục ở nhiệt độ trong phòng, sử dụng cấu trúc đa kết nối.

I.2.Tia lazer là gì?

Lazer được hiểu là sự khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ kích thích.

Laze là máy khuếch đại ánh sáng dựa vào sự phát xạ cảm ứng.Laze là một nguồn sáng phát ra một chùm sáng cường độ lớn dựa trên việc ứng dụng hiện tượng phát xạ cảm ứng trong điều kiện kích hoạt cao độ các phần tử của môi trường vật chất.

 Tùy vào vật liệu phát xạ, người ta đã tạo ra laze khí, laze bán dẫn, laze rắn như laze rubi màu hồng ngọc …

 Tia laze có tính đơn sắc rất cao vì có cùng năng lượng và bước sóng.Tia laze có tính định hướng rất cao vì chúng bay theo cùng một phương.

 Tia laze có tính kết hợp rất cao vì sóng điện từ trong chùm sáng do các nguyên tử phát ra đều cùng pha.

 Cường độ chùm sáng rất lớn vì số phôtôn bay theo cùng một hướng  Tia laze là ánh sáng kết hợp Chùm tia laze rất song song.

 Công suất lớn không phải là đặc điểm chùm tia laze.

I.3.Sự khác biệt giữa tia lazer với các tia sáng khác Lazer là chùm ánh sáng mà các tia sáng có mức chênh lệch bước sóng nhỏ

nhất, so với các chùm sáng đơn sắc khác Sự chênh lệch của bước sóng này

được gọi là phổ ánh sáng của chùm ánh sáng Tất nhiên, phổ càng hẹp thì độ đơn sắc của chùm sáng lazer càng cao.

Ở chỗ nó phát ra ánh sáng mạch lạc Sự kết hợp không gian cho phép một tia lazer được tập trung vào một vị trí chặt chẽ, cho phép các ứng dụng như cắt lazer và in thạch bản Sự gắn kết không gian cũng cho phép chùm tia lazer thu hẹp trong khoảng cách lớn (collimation), cho phép các ứng dụng như con trỏ lazer và lidar (phát hiện và phạm vi ánh sáng) Lazer cũng có thể có sự kết hợp thời gian cao, cho phép chúng phát ra ánh sáng với quang phổ rất hẹp Ngoài ra, sự kết hợp thời gian có thể được sử dụng để tạo ra các xung ánh sáng cực ngắn với phổ rộng nhưng thời gian ngắn bằng một femtosecond.

I.4.Cấu tạo và nguyên tắc phát tia lazer

I.4.1 Cấu tạo lazer

Đèn lazer hay thiết bị phát ra tia lazer tiêu chuẩn sẽ có cấu tạo gồm 3 bộ

phận cơ bản:

- Vật liệu lazer hoặc môi trường hoạt chất: Là môi trường để các hoạt chất

được kích thích bởi các nguồn năng lượng bên ngoài nhằm tạo ra sự đảo ngược dòng điện chuyển động electron Trong môi trường khuếch đại, sự phát xạ tự phát và kích thích của các hạt lượng tử photon diễn ra, dẫn đến hiện tượng khuếch đại quang học Chất bán dẫn, thuốc nhuộm hữu cơ, khí, vật liệu rắn thường được sử dụng làm vật liệu phát quang.

Môi trường hoạt chất quyết định đến bước sóng và các tính chất khác của tia lazer phát ra.

- Nguồn năng lượng bên ngoài (ánh sáng, điện): là một nguồn năng lượng đủ

lớn nhằm cung cấp tác động đến các hạt điện tích trong môi trường hoạt chất và phát xạ để kích thích vào hệ thống.

- Buồng cộng hưởng quang: Chứa gương phản xạ và bán phản xạ ở 2 đầu làm

cho các hạt photon va chạm liên tục vào hoạt chất nhiều lần tạo ra mật độ hạt photon lớn.

I.4.2 Nguyên tắc phát tia lazer

 Nguyên tắc hoạt động của tia lazer là dựa vào phát xạ cảm ứng.

 Nếu một nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích, sẵn sàng phát ra một phôtôn có năng lượng E=hf, bắt gặp một phôtôn có năng lượng E’=hf

bay lướt qua nó thì lập tức nguyên tử phát ra phôtôn E có cùng năng

lượng và bay cùng phương với phôtôn E’ Ngoài ra, sóng điện từ ứng với phôtôn E hoàn toàn cùng pha và dao động trong một mặt phẳng song song với mặt phẳng dao động của sóng điện từ ứng vs phôtôn E’.

Nếu có một phôtôn ban đầu bay qua một loạt nguyên tử đang ở trong trạng thái kích thích thì số phôtôn sẽ tăng lên theo cấp số nhân. I.5 Ưu và khuyết điểm của tia Lazer

*Ưu điểm

Tất cả các loại lazer đều có thể ứng dụng trong đời sống như trong y học, thẩm mĩ, đo đạc, quân sự, Nhưng tùy loại máy sẽ có bước sóng mạnh hoặc yếu khác nhau sẽ đáp ứng với từng nhu cầu khác nhau của người dùng.

*Khuyết điểm

Lazer với cường độ thấp, chỉ là vài miliwatt, cũng có thể nguy hiểm với mắt

người Tại bước sóng mà giác mạc mắt và thủy tinh thể có thể tập trung tốt, nhờ tính đồng nhất và sự định hướng cao của lazer, một công suất năng lượng lớn có thể tập trung vào một điểm cực nhỏ trên võng mạc Kết quả là một vết cháy tập trung phá hủy các tế bào mắt vĩnh viễn trong vài giây, thậm chí có thể nhanh hơn Độ an toàn của lazer được xếp từ I đến IV Với độ I, tia lazer tương đối an

toàn Với độ IV, thậm chí chùm tia phân kỳ có thể làm hỏng mắt hay bỏng da

Chương II.CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÙM TIALAZER

II.1.Cường độ tia lazer lớn gấp bội lần cường độ tia sángnhiệt

Để làm rõ điều này ta sẽ so sánh cường độ của bức xạ lazer với bức xạ nhiệt Với lazer khí He - Ne có công suất thấp cỡ 1mW ở chế độ liên tục phát ra phôton nằm trong vùng nhìn thấy được ( 0,6328μm), với năng lượng một phôton là hν = 10 J thì số phôton phát ra trong 1 giây là:-19

(1)

Nhưng với nguồn nhiệt có T cỡ 1000K bức xạ từ diện tích ΔA = 1 cm và cùng2

phát sóng trong vùng thấy được (6000) thì số phôton phát ra trong một giây là: (2)

So sánh (1) và (2) ta thấy cường độ của lazer khí thông thường đã gấp cỡ 1 vạn lần so với ánh sáng do bức xạ nhiệt.

Với nguồn lazer có công suất lớn cỡ 1GW thì nó gấp hàng tỉ lần Chính lí do đó nên nó trở thành nguồn sáng quý giá cho nhưng ứng dụng cụ thể.

II.2.Độ dịnh hướng của Lazer cao

Nguồn sáng nhiệt bức xạ theo mọi phương trong không gian Nhưng do cơ cấu của buồng cộng hưởng của máy phát lazer nên nó chỉ phát dao động ngang và chúng tập trung trong một mặt phẳng phân cực Công suất phát được phân bố đều và phân bố đẳng pha trong khẩu độ của nguồn.

Với lazer sóng phẳng bức xạ từ một buồng cộng hưởng với gương đường kính d ( hoặc diện tích A = πd /4), sau gương chùm lazer sẽ tán xạ do hiện tượng2

nhiễu xạ, dưới góc nhiễu xạ Δθ = d/λ, và chùm tia bức xạ trong một góc khối: ΔΩ = (Δθ) = d22/λ2 = A/λ2 (3)

giá trị góc khối này nhỏ so với góc khối bức xạ của một nguồn ánh sáng nhiệt cỡ 2π

Độ định hướng cao cho sự tập trung năng lượng trong một góc khối nhỏ và tạo nên cường độ lớn.

II.3 Độ đơn sắc cao

Độ đơn sắc của một chùm tia được định nghĩa là độ rộng vạch phổ của chùm Khi độ rộng của vạch phổ của chùm bằng không thì chùm có độ đơn sắc cao nhất Có nhiều nguyên nhân dẫn đến bức xạ có một độ rộng nhất định Trong trường hợp gần đúng với buồng cộng hưởng quang học độ rộng vạch được xác định bằng công thức:

(4)

Trong đó:

ν0 : là tâm tần số phát P - công suất phát của bức xạ

τc- thời gian sống của phôton trong buồng cộng hưởng

Muốn có sự ổn định tần số trên, buồng cộng hưởng phải rất ổn định, độ dài của nó phải thay đổi ( do nhiệt, nung …) rất ít Ta có thể đánh giá đòi hỏi náy theo tỉ số:

từ (5) và (6) ta suy ra: Δd = 10-7

Như vậy cho thấy với các lazer, để có được sự ổn định tần số đơn sắc cao thì buồng cộng hưởng phải được bố trí không rung động và đặt trong những điều kiện đặc biệt ( các gương phản xạ phải được kẹp chặt nhờ các thanh giá đỡ bằng thép invar ít chịu thay đổi về nhiệt độ vv )

II.4 Tính chất không gian của tia lazer

II.4.1 Sự ổn định của các mode ngang

Trong chế độ dừng, người ta gọi mode ngang là ổn định khi sự phân bố không gian của biên độ trường của sóng là ổn định trong mặt phẳng trực giao với trục của BCH Điều này có nghĩa biên độ và pha của sóng được lặp lại giá trị của chính mình và không biến đổi trong mặt tiết diện ngang của BCH, sau quá trình sóng truyền đi và về giữa hai gương phản xạ.

Với các BCH có gương cầu, sóng có dạng hình Gauss do đó ở bất kì điểm nào trong buồng, sự phân bố cường độ cũng là dạng Gauss

ν 0

ν Δν

(7) Trong đó: I là cường độ trên trục của BCH0

W(z) bán kính của vòng tròn ở đó cường độ giảm một thừa số e2 s0 với I0

Khi BCH là ổn định thì tính chất không gian còn biểu hiện ở chỗ chùm tia lazer ló ra sẽ giữ nguyên tính chất phân bố Gauss khi trong BCH chúng là chùm phân bố Gauss.

II.4.2 2.4.2 Tính chuẩn trực của chùm tia

Trong thực nghiệm người ta bố trí các kính và thấu kính sẽ thu được các chùm hầu như song song.

II.4.3 2.4.3 Sự hội tụ của chùm tia

Với các chùm sang thông thường, ta không thể hội tụ chùm tia vào một điểm với đường kính nhỏ tuỳ ý do gặp hiện tượng nhiễu xạ.

Với chùm tia lazer nó có thể tập trung hội tụ ở một điểm có diện tích cỡ λ 2

II.4.4 2.5 Tính chất thời gian của tia Lazer

Tính chất này được thể hiện trong chế độ làm việc liên tục hay là xung của lazer.

Hầu hết các lazer đều có thể phát liên tục trừ lazer Ruby hay lazer thuỷ tinh iôn hiếm Ngoài ra, các lazer cũng dễ dàng làm việc ở chế độ xung nhờ những biện pháp kỹ thuật riêng.

Trong các tính chất thời gian này cần chú ý mấy điểm sau:

+ Khi phát liên tục, theo thời gian lazer có sự thăng giáng về tần số nguyên nhân là do cơ cấu của chính lazer, các tác động ngoại cảnh với BCH …

+ Khi phát xung năng lượng hay công suất phát liên hệ với nhau qua độ rộng xung nhờ công thức:

Ở đây: P là công suất của đỉnh xung, E là năng lượng xung, τ độ rộng xungc

Ngoài ra, công suất trung bình của xung được xác định bằng công thức với ν là tần số lặp lại của xungR

Chương III CÁC ỨNG DỤNG CỦA TIA LAZER

III.1.Ứng dụng của lazer trong nghiên cứu khoa học:

III.1.1 Nghiên cứu về Quang học phi tuyến:

Như chúng ta đã biết trong quang học cổ điển các nguồn sáng phát sóng là những nguồn không kết hợp và có cường độ nhỏ Khi tương tác của ánh sáng với các môi trường vật chất, độ phân cực của môi trường chỉ là hàm tuyến tính của cường độ điện trường của sóng tới.

P =

ở đây, P là độ phân cực của môi trường là độ cảm điện của môi trường E là cường độ điện trường

Khi cường độ sóng lớn như cỡ bức xạ lazer thì ta có thể biểu diễn lại độ phân cực như sau:

P =

Khi E càng lớn thì số hạng bậc cao của E càng trở nên có tác dụng lớn và chúng dẫn đến những hiệu ứng mới trước đây không quan sát được, đó là các hiệu ứng quang phi tuyến Ngày nay người ta đã nghiên cứu kĩ lưỡng cả trên phương diện lí thuyết lẫn thực nghiệm về các hiệu ứng quang phi tuyến, mở ra một ngành khoa học mới là ngành Quang học phi tuyến với nhiều hướng nghiên cứu khác nhau và ứng dụng khác nhau ở lĩnh vực này.

III.1.2 Holography:

Holography là tên thường gọi của chụp ảnh khối Nguyên lí của holography được đề xuất năm 1948 nhưng do nguồn sáng để chụp không đủ mạnh nên không thu được kết quả Chỉ từ khi có lazer, người ta đã sử dụng nguồn sáng này để thu được ảnh khối của vật và nghiên cứu về holography được phát triển rất nhanh và trở thành một ngành khoa học riêng trong vật lí và quang học kĩ thuật

+ Holography là một phương pháp ghi hình như phương pháp chụp ảnh nhờ máy ảnh Tuy nhiên nó có những ưu điểm nổi bật hơn phương pháp chụp ảnh thông thường.

- Phương pháp này chụp ảnh không cần thấu kính.

- Nó cho hình ảnh khối của vật, nghĩa là cho hình ảnh 3 chiều

- Holography ghi lại các sóng tán xạ từ vật bao gồm cả biên độ và pha của sóng và ở bất cứ điểm nào của Holography cũng có các tín hiệu từ toàn vật chụp Do vậy, nếu như ta bẻ gãy Holography tanh nhiều phần thì mỗi mảnh nhỏ đó cũng vẫn có đủ những thông tin của sóng tán xạ từ vật và cho ta hình ảnh cả vật khi phục hồi Đây là một đặc tính quan trọng của Holography để có thể có được nhiều bản sao chép của vật , dễ bảo quản và nhân lên.

- Do holography có hình khối nên nó có thể ghi lại tín hiệu từ các vật khác nhau trên các vùng khác nhau, nghĩa là có thể cùng một lúc giữ lại nhiều thông tin.

+ Với những ưu điểm như vừa nêu trên thì hiện tại người ta đang và sẽ mở ra nhiều ứng dụng thú vị và quan trọng như sau:

- Nếu người ta ghi lại một lượng thông tin lớn ở một yếu tố thể tích của holography thì nó có thể trở thành bộ nhớ tốt nhất cho máy tính Vì nó được ghi lại và phục hồi bằng ánh sáng nên dẫn tới việc xây dựng các máy tính điện tử quang học Đối với loại máy tính này thì tốc độ xử lý thông tin nhanh gấp nhiều lần máy tính hiện có do trong máy tính quang học tốc độ lan truyền tín hiệu là vận tốc ánh sáng trong môi trường - Khi sử dụng các loại ánh sáng khác nhau để ghi lại Holoraphy thì khi

phục hồi bằng ánh sáng trắng ta có thể thấy được hình ảnh màu của vật Đay chính là nguyên tắc chụp ảnh màu và video màu Và trong tương lai thì kỹ thuật chụp ảnh, truyền hình nổi và màu rất có triển vọng.

- Vì holography cho ta hình ảnh khối vật nên người ta có thể sả dụng mẫu để kiểm tra sản phẩm như lốp ô tô khi so sánh với một lốp chuẩn xem có sai hỏng gì không….

- Nhờ phương pháp này người ta dễ dàng ghi lại hình ảnh khối của các sinh vật nhỏ khi chúng đang chuyển động hoặc ngay cả tên lửa, máy bay khi chúng đang chuyển động để có thể nghiên cứu sự thay đổi theo thời gian của các vât trên theo những mục đích nghiên cứu khác nhau

III.1.3 Nghiên cứu plasma nóng và các phản ứng nhiệt hạch:

Do tia lazer có tính chất là công suất cao, ở chế độ phát xung có thể đạt được công suất cỡ 10 – 10 W nên khi bắn tia lazer vào vật chất có thể tạo ra12 15

được plasma ở nhiệt độ cao Và ở nhiệt độ cao này sẽ có các phản ứng nhiệt hạch, từ đây mở ra khả năng nghiên cứu phản ứng nhiệt hạch có điều khiển được trong phòng thí nghiệm.

III.1.4.Nghiên cứu sinh hóa hiện đại:

Trong các phản ứng hóa học khi có dự tham gia của nhiều đồng vị hóa học thường gặp khó khăn khi ta muốn loại trừ ảnh hưởng của đồng vị nào đó trong liên kết Tuy nhiên, do các đồng vị có năng lượng liên kết hóa học sai khác nhau ít nên chỉ có nhờ tia lazer có độ đơn sắc cao mới dễ dàng phá hủy liên kết nào đó khi có sự tương tác cộng hưởng Năng lượng bức xạ lazer hf sẽ phá hủy chỉ liên kết nào tương ứng với năng lượng này mà không ảnh hưởng đến các loại dao động với tần số f , f12, f3,…khác rất ít f Người ta nói rằng đay chính là sự phá hủy hay kích thích chọn lọc phản ứng hóa học Chính điều này mở ra khả năng nghiên cứu các sản phẩm trung gian của hóa học, nghiên cứu quá trình diễn biến theo thời gian của phản ứng, đây là điều mà khoa học đã mơ ước từ bấy lâu nay Cũng chính nhờ có lazer mà các nhà khoa học còn có thể nghiên cứu được phản ứng ở trạng thái kích thích

III.2.Ứng dụng của lazer trong khoa học kĩ thuật:

Có thể nói đây là lĩnh vực rộng rãi của sự áp dụng lazer và đang có nhiều kết quả lí thú

III.2.1 Trong thông tin liên lạc:

Vì lazer có tính chất là độ đơn sắc cao và tính kết hợp cao nên lazer được sử dụng rộng rãi và nhanh nhất trong ngành thông tin liên lạc.

Sử dụng tia lazer có những ưu điểm sau:

So với sóng vô tuyến dải sóng truyền tin của tia lazer lớn gấp bội ví dụ với sóng vô tuyến tần số sử dụng là 104 – 3.1011Hz nên dải sóng truyền tăng lên đến 5.104

lần Do đó, các bức xạ lazer nằm trong khoảng 0,4 – 0,8 và với mỗi kênh truyền tin là 6,5 MHz thì sử dụng lazer ta có thể có gần 80.10 kênh truyền cùng một5

lúc và gấp 10 lần kênh truyền khi sử dụng sóng cực ngắn.5

Ngoài ra, do tia lazer có tính chất là mang năng lượng lớn nên nó có thể đi xa hơn các sóng vô tuyến Do nếu sử dụng tia lazer thì giảm được hang tỷ lần năng lượng cần dung Vì vậy, tia lazer được sử dụng trong truyền tin trong vũ trụ.

Và nếu sử dụng các bước sóng thích hợp có thể truyền tin ở các môi trường khác nhau như trong sương mù, ở dưới biển…

III.2.2.Trong nghiên cứu vũ trụ:

Tia lazer được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu vũ trụ, ví dụ như: - Tia lazer được sử dụng để xác định vị trí các vật thể trong vũ trụ - Theo dõi các tàu vũ trụ và liên lạc với chúng.

- Điều khiển các tàu vũ trụ.

III.3.Trong các ngành khoa học khác:

III.3.1.Trong công nghệ gia công kim loại:

Dựa vào tính chất tia lazer có cường độ lớn nên có thể khoan, hàn, cắt, gọt kim loại Tia lazer có đường kính nhỏ nên có thể thu được các lỗ khoan có đường kính cỡ bước sóng khoan được những kim loại cứng như bạch kim, hồng ngọc…Với các lazer xung công suất lớn việc gia công kim loại đợc tiến hành nhanh và hiệu suất cao nên ngày nay nó được sử dụng rộng rãi trong các công đoạn khác nhau.

III.3.2.Trong đo lường tiêu chuẩn:

Tia lazer có độ ổn địnhvề tần số đã trở thành thước đo chiều dài chuẩn Các bức xạ của lazer Cd để làm tần số chuẩn, bức xạ của lazer He - Ne để đo tốc độ của ánh sáng…

III.3.3.Trong y học:

Tia lazer cũng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y học Hiện nay, CO2

được sử dụng như con dao mổ với các đặc điểm là vết mổ được hàn ngay sau khi mổ, đây là một việc rất tốt cho các bệnh nhân bị bệnh máu chậm đông Và với các dụng cụ quang học thích hợp với các phẫu thuật nội tạng.

Với các lazer phát xung như ruby… người ta cũng sử dụng để đục giác mạc, hàn giác mạc, dán vết bong giác mạc…để chữa mắt.

Ngoài ra, với các lazer xung hay lazer liên tục ở các bước sóng khác nhau như lazer bán dẫn được dùng để thay các kim châm cứu, là những kim không gây đau và các hậu quả khác cho người sử dụng.

III.3.4 Trong khí tượng:

Dùng tia lazer có thể đo được nồng độ các hạt hơi nước trong các đám mây để dự đoán thời tiết Bằng cách thả các bóng thám không trước đây, việc xác định thời tiết thường lâu và tốn kém.