Máy laser là gì, nguyên lý cấu tạo máy laser

Laser là chùm ánh sáng phát xạ kích thích khuếch đại dựa trên bức xạ cưỡng bức của bức xạ điện từ. Laser thường được ứng dụng trong các kỹ thuật đo đạc, chế tạo. Vậy máy laser là gì (máy đo laser là gì), nguyên lý cấu tạo máy laser như thế nào? Chúng ta cùng tìm hiểu nhé.

Máy laser là gì?

Nguyên lý cấu tạo chung của máy laser gồm có: buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser, nguồn nuôi và hệ thống dẫn quang. Trong đó buồng cộng hưởng với hoạt chất laser là bộ phận chủ yếu.

Buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser có khả năng khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức để tạo ra laser. Khi 1 photon tới va chạm vào hoạt chất này nó đánh bật 1 photon khác bay cùng hướng. Photon bay tới phản xạ toàn phần khi bay tới 2 đầu chắn của buồng cộng hưởng. Các photon phản xạ liên tục và chạm vào hoạt chất laser làm cho mật độ photon lớn. Vì thế cường độ chùm laser được khuếch đại lên nhiều lần. Tính chất của laser phụ thuộc vào hoạt chất đó, do đó người ta căn cứ vào hoạt chất để phân loại laser.

Nguyên lý hoạt động

Một ví dụ về nguyên lý hoạt động của laser có thể miêu tả cho laser thạch anh: Dưới sự tác động của hiệu điện thế lớn, các electron của thạch anh tích trữ năng lượng từ thấp tới cao tạo nên trạng thái nghịch đảo mật độ tích lũy của electron.
Ở mức năng lượng cao, một số electron sẽ rơi ngẫu nhiên xuống mức năng lượng thấp, giải phóng hạt ánh sáng được gọi là photon.
Các hạt photon này sẽ toả ra nhiều hướng khác nhau từ một nguyên tử, va phải các nguyên tử khác, đánh bật electron nguyên tử này ra. Nó sinh thêm các photon cùng tần số, cùng pha và cùng hướng bay, tạo nên một phản ứng dây chuyền khuếch đại dòng ánh sáng.
Các hạt photon bị phản xạ qua lại nhiều lần trong vật liệu, nhờ các gương để tăng hiệu suất khuếch đại ánh sáng. Một số photon thoát ra ngoài nhờ có gương bán mạ tại một đầu của vật liệu. Tia sáng đi ra chính là tia laser.

Nguyên tắc cơ bản

Laser được phân biệt với các nguồn sáng khác bởi sự kết hợp của chúng. Sự kết hợp không gian thường được thể hiện thông qua đầu ra là một chùm hẹp, bị giới hạn nhiễu xạ . Các chùm tia laser có thể được tập trung vào các điểm rất nhỏ, đạt được độ chiếu xạ rất cao hoặc chúng có thể có độ phân kỳ rất thấp để tập trung sức mạnh ở khoảng cách xa. Sự kết hợp tạm thời (hoặc theo chiều dọc) ngụ ý một sóng phân cực ở một tần số duy nhất, có pha tương quan với một khoảng cách tương đối lớn ( độ dài kết hợp ) dọc theo chùm tia.

Một chùm tia được tạo ra bởi một nguồn sáng nhiệt hoặc không liên tục khác có biên độ và pha tức thờithay đổi ngẫu nhiên theo thời gian và vị trí, do đó có độ dài kết hợp ngắn.

Laser được đặc trưng theo bước sóng của chúng trong chân không. Hầu hết các laser “bước sóng đơn” thực sự tạo ra bức xạ ở một số chế độ với bước sóng hơi khác nhau. Mặc dù sự kết hợp thời gian ngụ ý sự đơn sắc, có những tia laser phát ra phổ ánh sáng rộng hoặc phát ra các bước sóng ánh sáng khác nhau cùng một lúc. Một số laser không phải là chế độ không gian đơn và có chùm sáng phân kỳ nhiều hơn mức yêu cầu của giới hạn nhiễu xạ . Tất cả các thiết bị như vậy được phân loại là “laser” dựa trên phương pháp tạo ra ánh sáng, tức là phát xạ kích thích. Laser được sử dụng trong đó ánh sáng của sự kết hợp không gian hoặc thời gian cần thiết không thể được tạo ra bằng cách sử dụng các công nghệ đơn giản hơn.

Ứng dụng của tia laser

Laser có trong rất nhiều ứng dụng, như làm mắt đọc đĩa quang CD/DVD, máy in laser, máy quét mã vạch, công cụ trình tự DNA, internet cáp quang, truyền dữ liệu trong không gian vũ trụ, máy cắt laser, máy cân bằng laser, máy hàn, máy phẫu thuật laser, tẩy mụn ruồi, nhắm bằng laser. Trong quân đội laser được dùng để đánh dấu, đo khoảng cách và tốc độ của mục tiêu. Trong giải trí laser được sử dụng trong các sân khấu như hòa âm ánh sáng.

Vậy chúng ta đã tìm hiểu rõ máy laser là gì? Nguyên lý cấu tạo máy laser rồi nhỉ. Hy vọng bài này sẽ giúp ích nhiều cho bạn. Cảm ơn đã đọc bài.