Home
Education
Classroom
Knowledge
Blog
TV
ธรรมะ
กิจกรรม
โครงการทรูปลูกปัญญา

ชนิดของเลเซอร์

Posted By Plookpedia | 01 ก.ค. 60
2,997 Views

  Favorite

ชนิดของเลเซอร์ 

เลเซอร์ของแข็ง 

      เลเซอร์ของแข็ง ได้แก่ เลเซอร์ที่ใช้ตัวกลางเป็นของแข็ง เช่น เลเซอร์ทับทิม เลเซอร์แย็ค เลเซอร์แก้ว ฯลฯ ทับทิมและแย็คเป็นผลึกส่วนแก้วเป็นอะมอร์ฟัส  ตัวกลางเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเนื้อวัสดุเจ้าบ้าน (Host Materials) เท่านั้น  เพราะตัวที่ทำให้เกิดการเปล่งแสงนั้นกำหนดจากสารเจือปนที่เติมในเนื้อสารเหล่านี้ เช่น ทับทิมจะใช้โครเมียมเป็นสารเจือปนจึงให้สีแดงที่มีความยาวคลื่น ๖๔๙๓ อังสตรอม (Al2O3:Cr3+) แย็คและแก้วจะใช้นีโอดีเนียมเป็นสารเจือปนจึงให้แสงอินฟาเรดที่มีความยาวคลื่น ๑.๐๖ ไมครอน (YAG : Nd3+ Glass : Nd3+

 

โครงสร้างของเลเซอร์ของแข็ง
โครงสร้างของเลเซอร์ของแข็ง

 

      ในการปั๊มพลังงานแก่ของแข็งเหล่านี้ต้องใช้วิธีการทางแสง คือ ใช้หลอดไฟซีนอนหรือหลอดไฟทังสเตนฉายโดยมีตัวสะท้อนแสงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการปั๊มพลังงาน  ตัวสะท้อนแสงนี้มีลักษณะเป็นกระบอกที่มีพื้นที่หน้าตัดเป็นรูปวงรีและมีการวางหลอดไฟและตัวกลางเลเซอร์ไว้ที่ตำแหน่งของจุดโฟกัสของวงรี 

เลเซอร์ก๊าซ 

      เมื่อใช้ก๊าซเป็นตัวกลางเลเซอร์การปั๊มพลังงานก็จะใช้วิธีการปล่อยประจุในก๊าซด้วยไฟฟ้าแรงสูง  กล่าวคือนำก๊าซเหล่านั้นบรรจุในหลอดเลเซอร์ซึ่งมีขั้วไฟฟ้าที่ปลายทั้งสองเมื่อป้อนไฟฟ้าแรงสูงให้แก่ขั้วไฟฟ้าทั้งสองอิเล็กตรอนจะวิ่งจากขั้วแคโทด (ขั้วลบ) ไปยังขั้วอโนด (ขั้วบวก) ด้วยพลังงานสูงอิเล็กตรอนจะวิ่งชนอะตอมหรือโมเลกุลของก๊าซเหล่านั้นจนแตกตัวเป็นอิออนมีประจุไฟฟ้าขึ้น เรียกว่า พลาสมา (Plasma)  ก๊าซที่เป็นพลาสมาเหล่านี้จะพร้อมปล่อยโฟตอนหากมีโฟตอนที่มีลักษณะเหมือนกันมาเร้าจึงเกิดเป็นแสงเลเซอร์ขึ้น เมื่อมีการขยายสัญญาณแสงด้วยแควิตี้แสงที่ทำจากกระจกสะท้อนที่ปลายทั้งสองข้างของหลอดเลเซอร์ 

 

โครงสร้างของเลเซอร์ก๊าซ
โครงสร้างของเลเซอร์ก๊าซ

 

      ก๊าซที่ใช้ทำเลเซอร์มีหลายชนิด เช่น ก๊าซผสมฮีเลียม-นีออน (He - Ne)  ก๊าซผสมคาร์บอนไดออกไซด์ - ไนโตรเจน - ฮีเลียม (CO2 - N2 - He)  ก๊าซผสมฮีเลียม-แคดเมียม (He - Cd) ก๊าซอาร์กอน (Ar+)  ซึ่งจะให้สีต่าง ๆ ตามชนิดของก๊าซ  เลเซอร์ฮีเลียม - นีออนเป็นเลเซอร์กำลังแสงต่ำ (1~10 mW)  เลเซอร์ฮีเลียม - แคดเมียมและเลเซอร์อาร์กอนเป็นเลเซอร์กำลังแสงปานกลาง (10~100 mW)  ส่วนเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์เป็นเลเซอร์กำลังแสงสูง (1~100 W) จึงมีการใช้งานที่แตกต่างกันไป  แต่เลเซอร์ทุกชนิดมีอันตรายเพราะแสงเลเซอร์ที่มีกำลังแสงเพียง ๑ mW จะมีความเข้มแสงสูงกว่าพระอาทิตย์จึงสามารถทำให้ตาบอดได้หากแสงเลเซอร์พุ่งเข้าหานัยน์ตาโดยตรง 

เลเซอร์ของเหลว 

      เราสามารถใช้ตัวกลางเลเซอร์ที่ทำจากของเหลวได้ เช่น ใช้สีย้อมผ้า (Dye) ผสมน้ำหรือแอลกฮอล์บรรจุใส่ภาชนะใส  การปั๊มพลังงานแก่ของเหลวเหล่านี้ใช้วิธีทางแสงเช่นเดียวกับตัวกลางเลเซอร์ที่เป็นของแข็ง เช่น ใช้หลอดซีนอนหรือเลเซอร์ไนโตรเจน  เลเซอร์ของเหลวเหล่านี้จะมีจุดเด่นที่สำคัญ  คือ เป็นเลเซอร์ที่ให้สีที่ตามองเห็นค่าความยาวคลื่นของแสงสามารถปรับได้จึงเป็น     ทูเนเบิล เลเซอร์ (Tunable Laser) เพราะโมเลกุลของสีย้อมผ้ามีขนาดโตเนื่องจากเป็นสารอินทรีย์เคมีระดับพลังงานของโมเลกุลมีลักษณะเป็นชั้นพลังงานที่ซ้อนหลายชั้นมิได้เป็นชั้นเดี่ยว ๆ เหมือนกรณีของก๊าซหรือของแข็ง 
      ตัวอย่างของเสียย้อมผ้าที่นิยมใช้  ได้แก่ โรดามีน ๖ จี (Rhodamine 6 G) ซึ่งให้แสงเลเซอร์ตั้งแต่สีเหลืองไปถึงสีส้ม (570-610 nm) โร ดามีน บี (Rhodamine B) ให้แสงเลเซอร์ช่วงสีแดง (605-635 nm) และ ดีคลอโรฟลูออเรสเซียน (Dichloro fluore scein) ให้แสงเลเซอร์สีเขียว (530-560 nm) 

 

เลเซอร์ของเหลว

 

เลเซอร์ไดโอด 

      เลเซอร์ไดโอดเป็นเลเซอร์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำซึ่งทำจากสารประกอบ เช่น GaAs (แกลเลียมอาร์เซไนด์) GaAlAs (แกลเลียมอะลูมิเนียมอาร์เซไนด์) In GaAsP (อินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ฟอสฟายด์) ซึ่งมีค่าแถบพลังงานต่าง ๆ กัน จึงเป็นตัวกำหนดค่าความยาวคลื่นของแสงเลเซอร์  เลเซอร์ไดโอดแต่ละชนิดจึงมีการใช้งานที่แตกต่างกันตามลักษณะและคุณสมบัติของค่าความยาวคลื่นนั้น ๆ เช่น เลเซอร์ไดโอดที่ให้สีแดงจะใช้ในเครื่องคอมแพคดิสก์ เป็นต้น
      โครงสร้างของเลเซอร์ไดโอด ได้แก่ หัวต่อพีเอ็นแบบเฮตเตอโรจังชั่น (Heterojunction) เช่น GaAlAs/GaAs ทำให้ประสิทธิภาพของเลเซอร์ไดโอดมีค่าสูงขึ้นเพราะใช้กระแสที่เลเซอร์ไดโอดเริ่มทำงานน้อยลง  การฉีดกระแสไฟฟ้าผ่านหัวต่อพีเอ็นของเลเซอร์ไดโอดเป็นวิธีการปั๊มพลังงานเพื่อให้เกิดการรวมตัวของพาหะนำไฟฟ้าในสารกึ่งตัวนำและนำมาสู่การเปล่งแสง แสงที่เปล่งออกมาจะถูกขยายสัญญาณให้มีความเข้มสูงขึ้นด้วยแควิตี้แสงที่เกิดจากผิวมันสะท้อนแสงของผิวผลึกที่ทำให้แตกโดยธรรมชาติ (Cleavaged Surface)

 

โครงสร้างของเลเซอร์ไดโอด
โครงสร้างของเลเซอร์ไดโอด

 

      เลเซอร์ไดโอดเป็นเลเซอร์ที่มีขนาดเล็กจิ๋วกินไฟน้อยสามารถผลิตได้จำนวนมาก ๆ ด้วยเทคโนโลยีด้านสารกึ่งตัวนำเลเซอร์ไดโอดถูกใช้งานอย่างกว้างขวางตั้งแต่การใช้เป็น เลเซอร์พอยนท์เตอร์ (Laser Pointer)  ใช้ในการสื่อสารผ่านเส้นใยแก้วนำแสง   ใช้เป็นหัวอ่านของเครื่องคอมแพคดิสก์  เครื่องวิดีโอเลเซอร์ดิสก์  และเครื่องถ่ายเอกสารประเภทเลเซอร์พริ้นเตอร์ (Laser Printer)       คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ได้ศึกษาวิจัยการสร้างเลเซอร์ไดโอดด้วยเทคโนโลยีด้านการปลูกผลึกจากของเหลว (Liquid Phase Epitaxy : LPE) และเทคโนโลยีการปลูกผลึกด้วยลำโมเลกุล (Molecular Beam Epitaxy : MBE)  เลเซอร์ไดโอดมีกำลังแสงต่ำตั้งแต่ระดับไมโครวัตต์จนสูงถึงวัตต์ (W) และเป็นเลเซอร์ที่มีจุดเด่น คือ สามารถโมดูเลตสัญญาณได้โดยตรงโดยผ่านเข้าไปทางด้านกระแสไฟฟ้าที่ฉีดผ่านตัวสิ่งประดิษฐ์จึงสะดวกต่อการใช้งานโดยเฉพาะการสื่อสารทางด้านแสง

เว็บไซต์ทรูปลูกปัญญาดอทคอมเป็นเพียงผู้ให้บริการพื้นที่เผยแพร่ความรู้เพื่อประโยชน์ของสังคม ข้อความและรูปภาพที่ปรากฏในบทความเป็นการเผยแพร่โดยผู้ใช้งาน หากพบเห็นข้อความและรูปภาพที่ไม่เหมาะสมหรือละเมิดลิขสิทธิ์ กรุณาแจ้งผู้ดูแลระบบเพื่อดำเนินการต่อไป
  • Posted By
  • Plookpedia
  • 15 Followers
  • Follow