Thứ sáu, 24/05/2019

Công nghệ Laser đã phát triển đến mức nào?

Laser được coi là một trong những phát minh ảnh hưởng nhất trong thế kỉ XX và công nghệ laser đã và đang góp mặt trong nhiều lĩnh vực đời sống.

Laser (viết tắt của cụm từ trong tiếng Anh “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, có nghĩa là “khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích”) là một trong những đóng góp to lớn cho khoa học kỹ thuật trong thế kỷ XX của ngành vật lý. Vào thời điểm được phát minh (năm 1960), laser được gọi là “giải pháp để tìm kiếm các ứng dụng”. Từ đó, laser trở nên ngày một phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của cuộc sống.

Là ánh sáng có nhiều tính chất đặc biệt hơn hẳn ánh sáng tự nhiên hay nhân tạo khác và nhờ ba đặc điểm cực kỳ quan trọng là: có độ đơn sắc lớn, độ kết hợp cao và tính định hướng tốt, laser đã tạo nên cả một cuộc cách mạng sau khi ra đời. Laser được ứng dụng để điều khiển các phản ứng nhiệt hạch, đo đạc trong địa chất, 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 và hướng dẫn phương tiện trong vũ trụ, y học, cơ khí và thẩm mỹ…

cong nghe laser da phat trien den muc nao? hinh 1
Laser ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của cuộc sống.

 

Nghiên cứu ứng dụng laser trong y học bắt đầu từ những năm 1960 để điều trị bệnh bong võng mạc. Laser công suất thấp được sử dụng trong vật lý trị liệu để gây hiệu ứng sinh học; laser công suất lớn gây hiệu ứng đốt dùng trong điều trị thoát vị đĩa đệm cột sống. Tia laser là một y cụ giải phẩu tuyệt vời (vi phẩu thuật mắt, các vết trên da, các khối u…); người ta sử dụng tia laser trong châm cứu, để chẩn đoán và điều trị bệnh.

Laser cũng được ứng dụng trong nhiều ngành khoa học và công nghệ: hoá học, vật liệu bán dẫn; chế tạo vật liệu kim loại; gia công vật liệu; năng lượng; kiến trúc, nghệ thuật… Ứng dụng tuyệt vời của tia laser trong công nghiệp đã không quá xa lạ, từ cắt kim loại, soi rãnh kim loại… cho đến các lĩnh vực như điện, công nghệ thông tin…. Dùng laser để cắt kim loại tạo ra các chi tiết, đường nét, hình khối, họa tiết… có tính chi tiết cao và liên hoàn đã mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp cơ khí và chế tạo máy. Sử dụng máy khắc laser, sẽ gia công được những chi tiết phức tạp và tinh tế, giúp tiết kiệm được thời gian và chi phí nhân lực.

Nhờ vào khả năng làm sạch mép cắt, đường hàn tinh xảo, nét khắc mạnh mẽ, vận hành công suất cao, laser đã dần dần chinh phục và chiếm lĩnh thị trường cơ khí, đặc biệt trong lĩnh vực xử lý vật liệu, các bộ phận kim loại và phi kim. Tốc độ xử lý cao, bề mặt cắt mịn và dễ dàng lập trình là những ưu điểm mà công nghệ cắt laser đem lại cho ngành này. Laser có thể cắt trên bề mặt kim loại tấm hoặc dạng ống có độ dày khác nhau với tốc độ cực nhanh trên các dụng cụ, bộ phận máy móc thậm chí là phôi cắt có kích thước cực nhỏ.

cong nghe laser da phat trien den muc nao? hinh 2
Laser có thể cắt trên bề mặt kim loại tấm hoặc dạng ống có độ dày khác nhau với tốc độ cực nhanh.

 

Khả năng xử lí chính xác của máy cắt laser giúp tạo ra những sản phẩm độc đáo có độ tinh xảo cao, cực nhỏ, cực mỏng một cách đơn giản, dễ dàng. Sự ra đời của công nghệ laser đã mở ra một thời kì phát triển vượt bậc trong ngành chạm khắc chế tác kim hoàn trang sức. Trong gia công vật liệu, có thể dùng laser để cắt, khoan, hàn các loại vật liệu đặc biệt là vật liệu cứng và giòn như kim cương, thuỷ tinh, sứ…; kiểm tra khuyết tật, kiểm tra cơ tính, kiểm tra mõi, đo độ cứng thường và độ cứng tế vi, kiểm tra kết cấu kim loại.

Trong công nghệ vật liệu, laser có thể biến cứng bề mặt, làm bóng, hợp kim hoá bề mặt và luyện kim bột. Chúng cũng được dùng để cân bằng động lực cho các động cơ chuyển động với các chi tiết yêu cầu độ chính xác cao không có lệch tâm của chi tiết chuyển động bằng cách cho bay hơi vật liệu thừa. Laser còn được dùng để kiểm tra chất lượng các sản phẩm đúc, kiểm tra độ tinh khiết của chất lỏng, khí, các sản phẩm điện tử; tạo các lớp cách nhiệt bằng cách cắt lớp trong kỹ nghệ hàng không, vi tính; gia công các vật liệu mỏng đặc biệt trong các mạch thích hợp, làm vi mạch điện tử.

Con người dùng tia laser để đo khoảng cách, đo đạc toàn cầu. Trong thông tin liên lạc, nó được dùng để truyền tin trên mặt đất và định vị vệ tinh nhân tạo, điều khiển máy bay cất và hạ cánh… Trong khoa học kỹ thuật, dùng tia laser công suất lớn để “bơm” năng lượng cho môi trường plasma đến nhiệt độ cần thiết trong phản ứng nhiệt hạch và làm giàu uranium. Trong nông nghiệp, có thể dùng tia laser để kích thích tăng trưởng, xử lý hạt giống nhằm tăng tỷ lệ nảy mầm… Trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, có thể ứng dụng tia laser để phân tích, kiểm tra ô nhiễm môi trường…

cong nghe laser da phat trien den muc nao? hinh 3
Trong quân sự, laser được dùng để đánh dấu, đo khoảng cách và tốc độ của mục tiêu.

 

Trong quân sự, laser được dùng để đánh dấu, đo khoảng cách và tốc độ của mục tiêu. Máy đo cự ly hàng không đo chính xác cự ly từ máy bay đến mục tiêu trên mặt đất, nâng cao độ trúng đích khi ném bom. Rada laser có độ chính xác cao hơn rada thông thường, có thể hướng dẫn hai tàu vũ trụ ghép nối chính xác trên không gian. Máy bay chiến đấu bay ở tầm siêu thấp, nếu trang bị rada laser có thể né chính xác tất cả chướng ngại vật, kể cả đường dây điện. Tuy nhiên, những thiết bị laser đều chịu ảnh hưởng của thời tiết, trời mù hoặc mưa thì khoảng cách đo bị giảm đi nhiều.

Bom có lắp thiết bị dẫn đường và đuôi có lắp hệ thống lái điều khiển bằng laser sẽ tự động tìm kiếm và đánh trúng mục tiêu. La bàn laser thay thế la bàn phổ thông, để đo phương vị máy bay, dùng trong máy bay phản lực cỡ lớn và máy bay chiến đấu tính năng cao. Vũ khí laser công suất thấp làm loá mắt đối phương, dùng trong tác chiến gần, khoảng cách chỉ vài km, có thể xách tay, lắp trên xe tăng, máy bay trực thăng. Vũ khí laser năng lượng cao dùng chùm tia laser cực mạnh chiếu đến một điểm trên mục tiêu để vật liệu chảy ra hoặc khí hoá, bằng cách đó, chùm tia laser mạnh có thể phá huỷ đường điện, gây cháy thùng nhiên liệu máy bay…

Laser là loại vũ khí “sạch sẽ” vì có thể được lắp đặt trên mặt đất, trên tàu, máy bay, vệ tinh; có tốc độ nhanh, chính xác cao; không cần thuốc mồi, không sinh lực đẩy phía sau, không tạo ô nhiễm… Vũ khí laser lắp đặt trên vệ tinh hay máy bay có thể bắn hạ tên lửa đạn đạo và vệ tinh đối phương, ngăn chặn các vật thể vũ trụ va chạm với Trái Đất. Các nhà khoa học Nga và tại Đại học Kỹ thuật Không quân Trung Quốc đã đề xuất dùng tia laser khổng lồ phá hủy vệ tinh cũ và các loại rác vũ trụ khác để dọn sạch quỹ đạo Trái Đất.

Tổ hợp laser Peresvet là tổ hợp vũ khí phòng không và phòng thủ tên lửa đầu tiên của Nga được phát triển trên các nguyên tắc vật lý mới, sử dụng năng lượng định hướng tập trung, trạm nguồn là một máy phát điện hạt nhân loại nhỏ, có thể phá hủy các hệ thống và trang thiết bị điện tử, các tên lửa hành trình và đạn đạo.

Hiện nay, công nghiệp quốc phòng Nga đang hoàn thiện cấu trúc thiết kế của vũ khí laser, tăng cường thêm công nghệ kỹ thuật số và giảm thiểu đến mức tối đa các bộ phận phụ trợ, đưa toàn bộ hệ thống lên một chiếc xe vận tải đặc chủng nhằm tạo ra một hệ thống vũ khí gọn, có khả năng cơ động cao, vận tải được bằng máy bay để có thể nhanh chóng triển khai ở những vị trí xung yếu.

Laser được coi là một trong những phát minh ảnh hưởng nhất trong thế kỉ XX và công nghệ laser đang dần trở nên phổ biến và góp mặt trong nhiều lĩnh vực đời sống. Nhờ nó, mọi công việc đều được thực hiện nhanh chóng, hiệu quả hơn, đảm bảo tính chuẩn xác và tinh xảo. Trong tương lai, laser sẽ trở thành công cụ chiến tranh lợi hại và là sân đấu kỹ thuật – công nghệ của các cường quốc thế giới./.

Theo VOV