คุณสมบัติของแสงเลเซอร์ กับการประยุกต์ใช้งานในด้านต่างๆ

แสงเลเซอร์เป็นแสงที่เกิดขึ้นมาจากการเปล่งแสงถูกเร้า ด้วยเหตุนี้ โฟตอนจึงค่อนข้างมีความเป็นระเบียบสูง อีกทั้งคลื่นแสงก็ยังมีลักษณะแบบพร้อมเพรียงกัน และเมื่อเกิดการขยายสัญญาณผ่านแควิตี้แสง ปริมาณของโฟตอนก็จะยิ่งเพิ่มความเข้มข้นมากขึ้น ทั้งยังวิ่งในทิศทางที่แน่นอนอีกด้วย กล่าวคือ แสงจะวิ่งโดยตั้งฉากกับกระจกที่จะใช้ทำเป็นแควิตี้เท่านั้น เหมือนกองทัพทหารที่มีความเป็นระเบียบ เดินแถวเป็นแนวหน้ากระดานในจังหวะที่พร้อมเพรียงกัน อีกทั้งยังก้าวเดินในทิศทางเดียวกันที่มีความเท่ากันอีกด้วย

4 คุณสมบัติโดดเด่นของแสงเลเซอร์

1. เป็นลำแสงสีเดียว (โดยมีค่าความยาวแบบเป็นคลื่นเดียว)
2. มีเฟสเดียวกัน (มีหน้าคลื่น)
3. มีทิศทางในแบบแน่นอน (เป็นแบบลำแสง)
4. ระดับของแสงมีความเข้มสูง (จำนวนของโฟตอนต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่สูง)

เมื่อคุณสมบัติทั้งหมดนี้มารวมกันก็จะเรียกว่า คุณสมบัติโคฮีเร้นท์ (Coherent) แสงเลเซอร์จึงถือเป็นต้นกำเนิดของแสงแบบโคฮีเร้นท์ (Coherent Light Source) โดยจุดเด่นทั้งหมดนี้มีส่วนสำคัญที่ส่งผลให้แสงเลเซอร์เกิดเป็นประโยชน์ขึ้นในด้านการประยุกต์ เช่น เลเซอร์ที่มีค่าความยาวของคลื่นแบบแน่นอนสามารถนำมาใช้เพื่อการวัดระยะทาง สำหรับหน้าคลื่นของแสงที่มีความเป็นระเบียบจะถูกนำมาใช้เพื่อการบันทึกข้อมูลภาพ 3 มิติ มีประโยชน์กับการนำร่องด้านการสื่อสาร และความเข้มของระดับแสงที่มีสูงยังสามารถนำมาใช้กับงานในด้านเจาะตัด เชื่อมวัสดุและการผ่าตัดในวงการแพทย์ได้อีกด้วย

เนื่องจากเลเซอร์เป็นต้นกำเนิดแสงที่เปี่ยมไปด้วยคุณสมบัติอันโดดเด่น เพราะเป็นคลื่นแสงที่มีความเป็นระเบียบ บวกกับลักษณะที่เป็นแบบลำแสง และมีความเข้มของแสงสูง จึงกลายเป็นแสงที่มีศักยภาพในการนำมาประยุกต์ใช้กับด้านอื่นๆ ได้อย่างมากมาย ได้แก่

การใช้เพื่องานเจาะ ตัดและเชื่อมวัสดุ

เนื่องจากเลเซอร์เป็นแสงที่มีระดับความเข้มสูงและยังเป็นลำแสง หากโฟกัสให้มีขนาดเล็กก็จะสามารถนำมาใช้งานในด้านการเจาะ ตัดและเชื่อมตัววัสดุต่างๆ ได้เป็นอย่างดี สำหรับรูเจาะที่ใช้เลเซอร์นั้นจะมีขนาดที่เล็กละเอียดและยังให้ความคมชัดมาก เพราะสำหรับการนำมาใช้งานที่ต้องการความละเอียดสูง อย่างไรก็ตาม เลเซอร์ที่นำมาใช้จะต้องมีกำลังสูงด้วย เช่น เลเซอร์แย็คและเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์

การใช้ในด้านวงการแพทย์

ทางด้านการแพทย์ มักนิยมนำเลเซอร์เข้ามาใช้เพื่อการผ่าตัดและการรักษาผู้ป่วย โดยเฉพาะทางด้านจักษุแพทย์ เช่น การผ่าตัดขนาดเล็ก (Microsurgery) และการผ่าตัดต้อ เป็นต้น สำหรับเลเซอร์ที่นำมาใช้ ได้แก่ เลเซอร์อาร์กอนและเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์

การใช้ด้านสื่อสารโทรคมนาคม

ตัวส่งสัญญาณผ่านเส้นใยแก้วนำแสงนั้นจะใช้เลเซอร์ไดโอด เพื่อช่วยถ่ายทอดสัญญาณโทรศัพท์ โทรทัศน์ และข้อมูลทางด้านคอมพิวเตอร์อย่างกว้างขวาง สำหรับการสื่อสารโทรคมนาคมด้วยแสงเลเซอร์นี้ จะมาพร้อมจุดเด่นตรงที่ปราศจากสัญญาณรบกวน เนื่องจากเป็นคลื่นแสงและยังมีความจุของข้อมูลสูง อีกทั้งยังมีความถี่สูงเหนือกว่าคลื่นวิทยุ ส่งผลให้เส้นใยแก้วนำแสงเส้นหนึ่งมีคุณสมบัติสามารถจุคู่สายสัญญาณโทรศัพท์ได้ถึงพันๆ คู่สายเลยทีเดียว  

การใช้สำหรับสร้างภาพ 3 มิติ

เลเซอร์มีคุณสมบัติโดดเด่นตรงคลื่นแสงที่มีความเป็นระเบียบ จึงสามารถให้การบันทึกข้อมูลภาพ 3 มิติได้เป็นอย่างดี เพราะจะใช้สำหรับการบันทึกความเข้มของแสงและเฟสของแสงร่วมด้วย ภาพที่นำมาใช้บันทึกจึงจะต้องมีข้อมูลเกี่ยวกับด้านความลึกของภาพด้วยนั่นเอง ด้วยเหตุนี้ จึงทำให้เกิดภาพ 3 มิติที่เรียกว่า โฮโลกราฟี (Holography) สำหรับการบันทึกภาพ 3 มิติจะต้องทำการบันทึกบนโต๊ะแสง (Optical Bench) เพื่อป้องกันปัญหาด้านการสั่นสะเทือน อย่างไรก็ตาม เลเซอร์ที่นำมาใช้เพื่อการสร้างภาพ 3 มิตินี้จะต้องเปี่ยมไปด้วยคุณภาพดี อย่างเช่น เลเซอร์ชนิดฮีเลียม นีออน และเลเซอร์อาร์กอนที่ให้ความเป็นเสถียรภาพมั่นคง และโมดเดี่ยว (Single Mode)

การใช้ในด้านการวัด

เลเซอร์จะมีค่าความยาวของคลื่นแบบคงที่และยังเป็นลำแสงแบบขนาน ด้วยเหตุนี้ จึงนิยมนำมาใช้เพื่อเป็นมาตรฐานของการวัดซึ่งให้ความละเอียดแม่นยำค่อนข้างดีทีเดียว ไม่ว่าจะเป็นการใช้วัดสิ่งของ และการวัดระยะทางใกล้ไกล โดยจะอาศัยหลักของการสอดแทรกร่วมด้วย

การใช้ด้านอุปกรณ์สำนักงานและการใช้ในบ้าน

เลเซอร์ชนิดที่มีขนาดเล็กจิ๋วและไม่กินไฟก็คือ เลเซอร์ไดโอด เลเซอร์ชนิดนี้เหมาะสำหรับการนำมาประยุกต์ใช้กับอุปกรณ์สำนักงานและการใช้งานในบ้านอย่างมาก อันได้แก่ ใช้กับเครื่องถ่ายเอกสาร และเครื่องพิมพ์เอกสารแบบเลเซอร์พริ้นเตอร์ ใช้กับเครื่องวีดีโอ เครื่องเสียงคอมแพคดิสก์ เลเซอร์ดิสก์ ฯลฯ

การใช้ด้านงานนิทรรศการ

ลำแสงที่ส่องประกายอย่างระยิบระยับ คือจุดเด่นของแสงเลเซอร์ ซึ่งเมื่อฉายกระทบกับฝุ่นละอองในอากาศ หรือที่แขวนลอยในงานจัดแสดงนิทรรศการก็จะยิ่งทำให้บรรยากาศของงานนั้นๆ เกิดจุดเด่นและได้รับความน่าสนใจมากขึ้น นอกจากนี้ เลเซอร์ยังถูกนำไปใช้สำหรับงานโฆษณา งานแสดงละครและงานบนเวทีคอนเสิร์ตได้อีกด้วย

การใช้ในด้านเลเซอร์ ฟิวชั่น (Laser Fusion)

ฟิวชั่น คือปฏิกิริยานิวเคลียร์อันเกิดจากการหล่อหลอมธาตุเบา อย่างเช่น ไฮโดรเจนหรือไอโซโทปของไฮโดรเจน จนกระทั่งกลายมาเป็นธาตุหนักอย่างฮีเลียม และยังมีพลังงานความร้อนอันเป็นผลพลอยได้สูง โดยสามารถนำมาผลิตกระแสไฟฟ้าต่อไปได้ด้วย สำหรับปฏิกิริยาฟิวชั่นนี้จะสามารถชักจนเกิดและควบคุมด้วยเลเซอร์แสงชนิดที่มีกำลังสูงมาก ซึ่งเลเซอร์ที่มีกำลังสูงนี้ก็ได้แก่ เลเซอร์เอกไซเมอร์ อันเป็นเทคโนโลยีด้านการประยุกต์ และเลเซอร์แก้ว ทั้งยังเป็นเลเซอร์ที่กำลังอยู่ในระหว่างการวิจัยพัฒนา ซึ่งหากพัฒนาเป็นไปได้ผลสำเร็จก็จะส่งผลทำให้โลกเปี่ยมไปด้วยพลังงานที่มีความสะอาดมากขึ้น เนื่องจากปฏิกิริยาฟิวชั่นนี้จะมีกัมมันตภาพรังสีน้อยมากนั่นเอง

แสงเลเซอร์มีคุณสมบัติที่ดีด้วยกันหลายประการและสามารถนำมาใช้งานได้อย่างหลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นด้านการแพทย์ศาสตร์ วิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์และการใช้เพื่อผลิตพลังงานในอนาคต ซึ่งจะส่งผลดีต่อโลกมนุษย์ไม่น้อยทีเดียว