ỨNG DỤNG CỦA TIA LASER

Ngày nay Laser hiện diện ở nhiều nơi, nhưng khách quan mà nói, chúng ta hiểu về
nó còn rất hạn chế. Laser phát triển mạnh vào những năm 1980, thời điểm này
nước ta mới vượt ra khỏi cuộc chiến tranh nên điều kiện tiếp cận với Laser còn
chưa nhiều, mặt khác sản phẩm của nó bán trên thị trường quá đắt so với túi tiền
khi đó của chúng ta. Nhưng Laser phát triển rất nhanh, nó đã xâm nhập vào nhiều
ngõ ngách của cuộc sống, vây nên chăng hãy tìm hiểu kỹ thêm: Laser là gì ? Laser
xuất hiện như thế nào ? những chặng đường phát triển của nó ? những tính chất gì
của Laser được ứng dụng vào trong đời sống ? Hy vọng bài viết này phần nào
làm sáng tỏ thêm những điều đó. Laser là khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ cưỡng bức; chữ Laser là kết nối bởi
những chữ đầu tiên của cụm từ nói trên bằng tiếng Anh (Light Amplification by
Stimulated Emisson of Radiation). Người ta nhớ lại rằng, vào năm 1916, sau khi
được bầu vào Viên Hàn lâm Khoa học Đức, A.Einstein bằng tư duy trừu tượng
cao, đã nêu thuyết: Nếu chiếu những nguyên tử bằng một làn sóng điện từ, sẽ có
thể xẩy ra một bức xạ “được kích hoạt” và trở thành một chùm tia hoàn toàn đơn
sắc, ở đó tất cả những photon (quang tử) phát ra sẽ có cùng một bước sóng. Đó là
một ý tưởng khoa học. Nhưng chưa có ai chứng minh nên lý thuyết đó gần như bị
lãng quên trong nhiều năm.

Mãi tới năm 1951giáo sư Charles Townes thuộc trường Đại học Columbia của
thành phố New York (Mỹ) mới chú ý đến sự khuếch đại của sóng cực ngắn (vi
sóng). Ông thực hiện một thí nghiệm mang tên Maser (maze) là khuếch đại vi
sóng bằng bức xạ cảm ứng, (chữ Maser cũng là chữ đầu của nghĩa đó bằng tiếng
Anh: Microwave Amplification by Stimulated Emisson of radiation). Ông đã
thành công, tuy phải chi phí khá tốn kém để nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.
Cũng vào thời gian này, ở một phương trời khác, hai nhà khoa học Xô Viết là N.
Batsov và A. Prokhorov cũng phát minh ra máy khếch đại vi sóng và gần như

có mật độ quang năng lớn.

Ngày 16/5/1960 là ngày đáng nhớ, bởi ngày này, T. Maiman chính thức tạo ra
Laser từ thể rắn hồng ngọc. Tia sáng do ông tìm ra là luồng ánh sáng rất tập trung
và có độ hội tụ lớn, hoàn toàn thẳng, rõ nét, thuần khiết, mầu đỏ lộng lẫy và bề dài
bước sóng đo được là 0,694 micromet. Như vậy là giả thuyết mà Einstein nêu ra
cách ngày ấy 54 năm đã được chứng minh.

Những năm tiếp theo, các nhà khoa học khắp nơi đã nối dài thành quả laze ra
thành nhiều loại, bằng cách: đưa vào thanh hoạt chất thể khí (ví như carbonic CO2
hoặc He , Ne , Ar ) ta có tia laze từ thể khí; đưa vào đó arseniure (từ gallium) thì
có tia laze từ bán dẫn; đưa vào đó dung dịch các chất nhuộm mầu hữu cơ thì cho ta
laze lỏng; sử dụng oxy-iot vạn năng ta có laze hoá học; rồi laze rắn v v Điều kỳ
diệu là tuỳ theo hoạt chất mà tạo ra những mầu sắc khác nhau làm cho tia laze trở
nên lung linh huyền ảo. Ví như tia laze từ Helium-neon cho mầu đỏ; tia laze của
argon cho ta mầu xanh đậm và xanh lá cây.

Muốn có mầu sắc của tia laze thích hợp, nhà sản xuất phải cân chỉnh. Ví như Công
ty Điện tử Pioneer đã tăng hoặc giảm tần số phát phổ sáng của loại laze thể rắn để
tìm ra chùm tia xanh mà khách hàng ưa thích, (thao tác cân chỉnh này giống như
dò giải tần sóng âm thanh để bắt được tín hiệu rõ nhất). Kể từ đó, laze có những
bước phát triển vượt bậc. Người ta nhanh chóng phát minh ra laze từ excimere, nó
xuất hiện trong tia tử ngoại và làm ra laze phát đi trong tia hồng ngoại mà mắt
thường không thể thấy được. Đây là một thứ rất lợi hại, được các nhà quân sự tận
dụng triệt để. Người ta dự đoán, cùng với bán dẫn, laze sẽ là một trong những lĩnh
vực khoa học và công nghệ quan trọng vào bậc nhất của thế kỷ XXI; Những ứng
dụng dưới đây của laze cho chúng ta thấy tiềm năng to lớn đó:

1/- ứng dụng laze vào trong công nghiệp:



Để phục vụ cho các công trình công nghiệp như nhà máy điện, những khu vực
nhậy cảm, những hệ thống viễn thông, người Pháp đã thiết lập hệ thống thu lôi
bằng laze tại Saint Privat – d’Allier. Đó là vùng thường xẩy ra dông – sét về mùa
hè. Hệ thống này hợp thành “hàng rào” bảo vệ. Những chùm tia laze được chiếu
thẳng vào lúc khởi đầu tia chớp có tác dụng như một ống máng để dồn sét vào nơi
người định sẵn.

* Trong lĩnh vực công nghiệp nhẹ, thương mại và viễn thông, laze được ứng dụng
vào các công đoạn cắt vải đạt độ chính xác cao, rà soát mã số sản phẩm công
nghiệp, báo giá các mặt hàng cho người thu ngân lưu giữ vào máy, để phát hiện
tiền giả, để in bao bì sản phảm có độ nét cao, để đánh dấu những sợi cable nhỏ
nhất trong công nghiệp điện tử, hay vẽ đường nét (theo thiết kế) lên những vi
mạch laze cũng được dùng rộng rãi trong ngành viễn thông ví như người Pháp
và Mỹ đã lập mạng liên lạc đường dài với nhau từ năm 1988, bằng hệ thống liên
lạc hồng ngoại laze nhờ sợi cáp quang dài chừng 150 ngàn km vượt qua biển Đại
Tây Dương. Như vậy, tia laze đã được thu vào một sợi cáp quang rất mảnh (nhỏ
hơn sợi tóc) và được điều khiển bởi một hệ thống phức tạp. Loại dây dẫn này có
khả năng chứa nhiều thông tin hơn các loại dây dẫn khác nhiều lần. Chỉ khoảng 4
sợi lắp trong hệ thống xuyên đại dương có thể chuyển 40 ngàn cuộc nói chuyện
cùng một lúc. (Để đối chiếu, ta hãy nhớ lại rằng, hệ thống cáp xuyên Thái Bình
Dương làm năm 1957 bằng dây đồng chỉ chuyển được 90 cuộc điện đàm cùng một
lúc). Việt Nam cũng đã tham gia vào hệ thống cáp quang hiện đại này (trong
chương trình Sea-Me-Wez gồm 32 nước tham gia). Hệ thống này, ngoài việc phục
vụ điện tín, fax, điện thoại nó còn hỗ trợ đắc lực cho hệ thống Internet trên toàn
cầu.

2/- Laze phục vụ sức khoẻ và cuôc sống văn hoá, tinh thần cho con người:

Người ta có thể sử dụng các nguồn laze với công suất khác nhau, vì rất thuận tiện

trong lĩnh vực mới này là Viện sĩ Fedo Bunkin. Ông đã được nhà nước trao giải
thưởng về những ứng dụng quan trọng này.

* Còn người Mỹ, người Pháp đã và đang thành lập nhà máy laze siêu mạnh, để
phục vụ cho công nghiệp, kỹ nghệ vũ trụ Viện Nghiên cứu Lawrence Livermore
National Laboratory ở California (Mỹ) đã lắp đặt một máy laze thuộc loại lớn nhất
thế giới, siêu mạnh và siêu hiện đại trên diện tích rộng bằng 2 sân bóng đá, với giá
1,8 tỷ USD. Nhưng giới thạo tin thì cho rằng: nó để tạo thành nguồn điện như
dòng điện xuất hiện trong quá trinh phản ứng nhiệt hạch trên mặt trời để từ đó
quan sát quá trình phản ứng hạt nhân của hydro phục vụ việc chế tạo và hoàn thiện
bom kinh phí có sức phá huỷ khủng khiếp. Cũng phải nói thêm rằng: Máy laze dù
lớn hay bé, đều có chung một nguyên lý tạo thành giống nhau, chỉ khác ở kích cỡ,
công suất năng lượng cho đầu vào và phải giải quyết khâu làm lạnh cho tất cả hệ
thống, để làm lạnh, thường phải nhờ vào nitơ lỏng.

Còn máy laze của người Pháp được đặt ở Bordeaux, chủ yếu dưới ngầm, được đầu
tư 1,5 tỷ USD. Theo họ, đó là để kích thích quá trình gây nổ trong việc thử bom
khinh khí. Công việc trên sẽ được hoàn thành vào năm 2005.

Kể từ năm 1999, hãng Boeing của Mỹ đã sản xuất và đã thử nghiệm bước đầu loại
máy bay có trang bị vũ khí laze. Trên đó có buồng chứa 6 máy laze hoá học và hệ
thống ống tele đường kính 1,8m để hội tụ và hướng tia laze vào mục tiêu. Máy
laze này được coi là một thứ súng, nhưng tính năng của súng này phụ thuộc vào
khí quyển. Được biết, nếu súng này ở tầm cao 11 ngàn km (tức là nơi không còn
khí quyển nữa) thì tầm hiệu dụng của súng là 300 km. Nếu vượt quá tầm này thì
tia laze không đủ sức làm nóng chảy kim loại, nghĩa là không sát thương được
mục tiêu.

* Súng Laser dùng cho bộ binh thường hướng vào: làm thế nào vô hiệu hoá được
chiến binh của đối phương, cản trở sự triển khai vũ khí và phương tiện chiến tranh

vùng này để bảo vệ “quyền lợi” của họ Vậy mà vũ khí laze vẫn không có một tổ
chức nào, một cơ chế nào của cộng đồng quốc tế để kiểm soát chúng. Phải chăng
đó là một tai hoạ khủng khiếp vẫn còn được che đậy?./.