แสงเลเซอร์คืออะไร มีกี่แบบ ?

สวัสดีเพื่อนชาว Printt3DD ทุกคนครับ วันนี้เรามีบทความเกี่ยวกับต้นกำเนิดของเลเซอร์ชนิดต่างๆ มาฝากกันครับ โดยการกำเนิดของแสงเลเซอร์แต่ละชนิดก็จะแตกต่างกันไป แบ่งไปตามความต้องการในการใช้งานครับ
แสงเลเซอร์คืออะไร?
     แสงเลเซอร์คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่แคบๆ (คลื่นแสงที่มีความถี่ค่าเดียว) หรืออาจกล่าวได้ว่า “แสงเลเซอร์เป็นแสงบริสุทธิ์ที่สุด เท่าที่นักวิทยาศาสตร์จะผลิตขึ้นมาได้”
การผลิตแสงเลเซอร์เกิดขึ้นจากกระบวนการทางฟิสิกส์ที่มีชื่อว่า “Light Amplification by Stimulated Emission Radiation” เรียกย่อว่า LASER ซึ่งมีความหมายคือ การเพิ่มปริมาณคลื่นแสงโดยการกระตุ้นให้ปลดปล่อยคลื่นแสงออกมา

ที่มาของความเจิดจ้าในแสงเลเซอร์
ในระบบการผลิตเลเซอร์ ใช้หลักการสะท้อนคลื่นแสงกลับไปกลับมาในออฟติคอลเรโซเนเตอร์ แสงที่สะท้อนกลับไปกลับมานี้จะไปเหนี่ยวนำหรือกระตุ้นให้มีการปลดปล่อยคลื่นแสงที่มีความถี่เดียวกัน และเพิ่มปริมาณแสงให้มากขึ้นจากการสะท้อน จนมีความเข้มแสงมากเพียงพอเป็นแสงเลเซอร์ในที่สุดคุณสมบัติเด่นของแสงเลเซอร์ที่แตกต่างทั่วไปแสงเลเซอร์มีคุณสมบัติพิเศษที่สำคัญอยู่ 2 ประการ คือ เป็นคลื่นแสงที่มีความถี่ค่าเดียว (Monochromatic Light) และมีความเป็นระเบียบสูง (Coherence) ด้วยคุณสมบัติทั้งสองประการนี้ ทำให้คลื่นแสงเลเซอร์ไม่เกิดการหักล้างกันเอง และเสริมกันอยู่ตลอดเวลาตามคุณสมบัติของคลื่น ดังนั้นแสงเลเซอร์จึงมีคุณสมบัติที่โดดเด่นและแตกต่างจากแสงทั่วไปคือ

1. มีความสว่างและเจิดจ้าสูง
2. มีทิศทางที่แน่นอนและเคลื่อนที่ไปได้ไกลมาก
3. มีการบานออกของลำแสงน้อย และสามารถบีบลำแสงได้เล็กมาก
4. มีโพลาไรเซชันและความหนาแน่นของพลังงานสูง
องค์ประกอบหลักของเลเซอร์
ระบบกำเนิดเลเซอร์โดยส่วนใหญ่ประกอบไปด้วย 3 ส่วนคือ
1. สารเลเซอร์ หรือ เลเซอร์มีเดียม (Laser Medium) เป็นสารหรือวัสดุที่ทำให้เกิดแสงเลเซอร์ ที่มีโครงสร้างอะตอมหรือโมเลกุลเหมาะสมกับการเกิดเลเซอร์ ตัวอย่างเช่น ผลึกทับทิม (Ruby Crystal) แก๊สผสมระหว่างแก๊สฮีเลียมกับนีออน (He+No Gas) สารละลายสีย้อมผ้า (Dye Solution)          สารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) ฯลฯ
2. ระบบจ่ายกำลัง (Power Supply) เป็นระบบทางไฟฟ้าหรือทางแสง สำหรับกระตุ้นให้สารเลเซอร์ปลดปล่อยแสงเลเซอร์
3. ระบบสะท้อนแสง หรือ ระบบออฟติคอล เรโซเนเตอร์ (Optical Resonator) เป็นระบบสะท้อนแสง เพื่อช่วยกระตุ้นการปลดปล่อยแสงเสเซอร์ให้มีความเข้มสูง ประกอบด้วยกระจก 2 บานที่มีค่าการสะท้อนแสง 100%
ที่ด้านหนึ่ง และมีค่าการสะท้อนแสง 85-95% ในอีกด้านหนึ่งซึ่งเป็นด้านที่แสงเลเซอร์ส่องผ่านออกมาชนิดของแสงเลเซอร์

โดยทั่วไปแบ่งตามสถานะของสารเลเซอร์ได้ 3 แบบ คือ
1. เลเซอร์แก๊ส (Gas Laser) ระบบเลเซอร์ที่มีสารเลเซอร์อยู่ในสถานะแก๊ส หรือส่วนผสมของแก๊สหลายชนิด ตัวอย่างเช่น ฮีเลียม-นีออนเลเซอร์ คาร์บอนไดออกไซด์เลเซอร์ ไนโตรเจนเลเซอร์ ซีนอนเลเซอร์ อาร์กอนเลเซอร์ ฯลฯ
2. เลเซอร์ของเหลว (Liquid Laser) ใช้ของเหลวหรือสารละลายสีย้อมผ้าเป็นสารเลเซอร์ โดยทั่วไปมักเรียกว่า ดายเลเซอร์ ตัวอย่างสารละลายได้แก่ โรดาไมน์ 6G โรดาไมน์ คูมาริน เป็นต้น
3. เลเซอร์ของแข็ง (Solid State Laser) ใช้ของแข็งหรือในรูปผลึกเป็นสารเลเซอร์ ตัวอย่างเช่น รูบี้เลเซอร์ นีโอดิเมียมแย็กเลเซอร์ ไดโอดเลเซอร์ นีโอดิเมียมกลาสเลเซอร์ ฯลฯ

ด้านอุตสาหกรรม เครื่องตัด เครื่องเจาะ เครื่องเชื่อม เครื่องแกะสลักวัสดุ เครื่องวัดระยะทาง เครื่องวัดความเร็ว เครื่องวัดความหนา เครื่องตรวจสอบพื้นผิว เครื่องตรวจสอบหรือนับจำนวนชิ้นงาน

     ด้านธุรกิจการค้าและกราฟฟิค เช่น การเก็บบันทึกและอ่านข้อมูลแผ่นซีดีและดีวีดี เครื่องอ่านรหัสสินค้า (Barcode) เครื่องถ่ายเอกสาร โทรสาร โฮโลแกรม ฯลฯ

ด้านการแพทย์ เช่น การผ่าตัดอวัยวะภายในต่างๆ ผ่าตัดเปลี่ยนเลนส์ตา บำบัดโรคมะเร็งผิวหนัง รักษาโรคนิ่ว

ด้านโทรคมนาคม เช่น โทรศัพท์ วิทยุโทรเลข การสื่อสารทางดาวเทียมและ ภาคพื้นดิน การสื่อสารข้ามทวีป (ดาวเทียมกับดาวเทียม) ฯลฯ
ด้านอื่นๆ เช่น เครื่องตรวจสอบมลภาวะ การวิเคราะห์ทางสเปคโตรสคป การศึกษาโครงสร้าง DNA การศึกษาทางฟิสิกส์ ฯลฯ