BlogGang.com : : scimovie : ประโยชน์ของเลเซอร์(LASER)ที่ผ่านมาจนถึงปัจจุบัน...เราใช้ทำอะไรไปบ้าง

ประโยชน์ของเลเซอร์(LASER)ที่ผ่านมาจนถึงปัจจุบัน...เราใช้ทำอะไรไปบ้าง

เลเซอร์ในมุมมองของคนทั่วไปอาจจะฟังดูร้ายแรง เพราะนึกถึงดาบเลเซอร์ในหนังสตาร์วอร์ แต่หลายคนก็มองข้ามว่าจริงๆ อยู่ใกล้มาก เช่น ในเครื่องเล่น CD VCD or DVD ก็ล้วนแต่ใช้เลเซอร์อ่านทั้งนั้น แล้วที่ผ่านมาประโยชน์ของเลเซอร์มีอะไรอีกบ้าง ไปดูกันครับ

ก่อนปีที่ 50 ผ่านไป มี “นวัตกรรมเลเซอร์” อะไรกระทบชีวิตเราบ้าง?

เครื่องโอซีทีที่ใช้ในการวินิจฉัยโรคเกี่ยวกับตา

ปีแห่งการฉลองครบ 50 ปีกำเนิด “เลเซอร์” กำลังผ่านไป มาดูกันว่านวัตกรรมที่มีอิทธิพลสูงสุดในศตวรรษที่ 20 ร่วม ทรานซิสเตอร์ โทรทัศน์ วงจรรวม และเส้นใยแก้วนำแสงนั้น ก้าวไหนไปถึงขั้นใดแล้วบ้าง

ทั้งนี้ เลเซอร์ (LASER) ถือกำเนิดขึ้นมาในปี ค.ศ.1960 จากการทดลองใช้แสงกระตุ้นให้ทับทิมสังเคราะห์ เปล่งแสงที่ความยาวคลื่น 694 นาโนเมตร ของ ธีออดอร์ ไมแมน (Theodore Maiman) แห่งห้องปฏิบัติการวิจัยฮิวจ์ (Hughes Research Laboratories) แต่การพัฒนาแสงเลเซอร์ก็มีประวัติยาวนานกว่านั้น และยังมีทฤษฎีเริ่มต้นมาจาก

เพื่อฉลองกำเนิดแสงเลเซอร์ทาง 3 หน่วยงาน คือ สมาคมทัศนศาสตร์แห่งอเมริกา (Optical Society of America) สมาคมวิศวกรรมเครื่องมือทัศนศาสตร์เชิงแสง (American Physical Society) และสมาคมฟิสิกส์อเมริกัน (American Physical Society) ได้ริเริ่มการฉลองครบรอบ 5 ศตวรรษแห่งเทคโนโลยีเลเซอร์ และภายในเว็บไซต์ LaserFest.org ซึ่งเป็นเว็บไซต์ทางการสำหรับร่วมฉลอง 50 ปีกำเนิดเลเซอร์ได้นำเสนอนวัตกรรมแห่งเลเซอร์ที่น่าสนใจหลายผลงาน ซึ่งทีมข่าววิทยาศาสตร์ ASTV-ผู้จัดการออนไลน์ได้คัดนวัตกรรมที่น่าสนใจมานำเสนอ ดังนี้

- การถ่ายภาพสองมิติด้วยแสงโอซีที (Optical Coherence Tomography)

นำมาใช้มากในการวินิจฉัยของจักษุแพทย์เพื่อวิเคราะห์จอประสาทตา ซึ่งเทคนิคนี้เป็นวิธีการศึกษาลึกลงไปใต้พื้นผิวที่แสงผ่านลงไปได้น้อยหรือพื้นผิวที่ขุ่นมัว เช่น เนื้อเยื่อของคน เป็นต้น เมื่อยิงแสงเลเซอร์ลงไปแล้วแสงเลเซอร์จะแทรกซึมเข้าไปใต้พื้นผิววัสดุนั้น และสะท้อนกลับขึ้นเมื่อกระทบกับบางสิ่งที่มีคุณสมบัติคล้ายพื้นผิว ความลึกและความเข้มของเลเซอร์ที่สะท้อนกลับมาจะถูกบันทึกไว้ และภาพจะถูกสร้างขึ้นจากข้อมูลเหล่านั้น ซึ่งการสแกนหลายๆ ครั้งทำให้ได้ภาพ 3 มิติของใต้ผิววัตถุนั้นๆ

ทั้งนี้ นอกจากการใช้แสงเลเซอร์จะปลอดภัยมากกว่าเทคนิคทางรังสีอย่างการใช้รังสีเอกซ์ (X-ray) แล้ว ภาพที่ได้ยังขุ่นมัวน้อยกว่าด้วย เมื่อแสงเลเซอร์สะท้อนกลับมาในทิศทางที่แตกต่างจากจุดกำเนิด เครื่องรับสัญญาณจะบันทึกข้อมูลไว้ และคัดกรองภาพสุดท้ายออกมา ซึ่งจะได้ภาพที่ชัดเจนและแม่นยำมากขึ้น

"เส้นใยแก้วนำแสง" นวัตกรรมด้านเลเซอร์ที่เปลี่ยนโฉมการสื่อสาร

- การสื่อสารผ่านเส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optical Communication)

ทั้งแสงและเลเซอร์และเส้นใยแก้วนั้นได้กลายเป็นองค์ประกอบสำคัญในหลายอุตสาหกรรม และเมื่อทั้ง 2 นวัตกรรมมารวมกันทำให้ศักยภาพพุ่งขึ้นราวกับติดจรวด ภายในสายเคเบิลของเส้นใยแก้วนำแสงที่เต็มไปมัดใยแก้วเส้นยาวบางใสนั้นถูกห่อด้วยวัสดุที่มีคุณสมบัติสะท้อนดี่เยี่ยม เมื่อแสงเดินทางไปยังปลายด้านหนึ่งของเส้นใยแก้วแล้วไปโพล่ที่ปลายอีกด้านโดยการสะท้อนกลับหมดภายในเส้นใยแก้ว ซึ่งการสื่อสารผ่านแสงก็คล้ายกับการทำงานของรหัสมอร์ส (Morse) ที่ซับซ้อน ซึ่งสามารถจุข้อมูลได้ปริมาณมากๆ และนำส่งไปยังระยะทางไกลๆ ต่างจากการนำส่งกระแสไฟฟ้าของสายไฟอย่างมาก

เครื่องตัดด้วยเลเซอร์ที่ช่วยให้งานอุตสาหกรรมสะดวกขึ้น

- เครื่องตัดด้วยแสงเลเซอร์ (Laser Cutting Machines)

แสงเลเซอร์นั้นใช้ตัดได้ตั้งแต่กระดาษจนถึงเหล็กกล้าหนา ¼ นิ้ว โดยระบบเลเซอร์ที่ใช้ตัดกระดาษ แผ่นไม้ สิ่งทอ พลาสติกหรือฟอยล์โลหะนั้นใช้เลเซอร์ที่มีกำลังไม่กี่ร้อยวัตต์ ซึ่งที่กำลังวัตต์ระดับนี้มากพอที่จะเปลี่ยนสถานะของแข็งของวัสดุเหล่านี้ให้กลายเป็นไอได้ ส่วนการตัดแผ่นโลหะนั้นต้องใช้เลเซอร์ที่มีกำลังมากถึง 7 กิโลวัตต์ โดยการตัดแผ่นโลหะนั้นอาศัยคำสั่งจากโปรแกรมคอมพิวเตอร์ และเครื่องตัดเลเซอร์ไม่ต้องใช้อุปกรณ์อื่นในการตัดนอกจาก “หัวตัด” ที่ไม่สัมผัสกับแผ่นโลหะด้วย ในพื้นที่เพียง 1 ตารางเซนติเมตรบริเวณที่โดนลำแสงเลเซอร์นั้นได้รับกำลังมากเป็นล้านวัตต์ มากพอให้โลหะละลายและกลายเป็นไอบางส่วน และมีรอยตัดเหมือนรอยเข็มบางๆ กรีดลงเนื้อโลหะ

การทำสัญลักษณ์ด้วยเลเซอร์ทำให้ได้สัญลักษณ์ที่ยากต่อการลบเลือน

- การทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ (Laser Marking)

เราอาจเห็นเครื่องหมายที่เขียนด้วยแสงเลเซอร์นับพันๆ ครั้งโดยที่เราไม่ทันสังเกต ซึ่งเลเซอร์นั้นถูกนำไปใช้ในการทำสัญลักษณ์ให้คีย์บอร์ด อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ สายเคเบิล สวิตซ์ไฟฟ้า ชิ้นส่วนรถยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ หรือแม้แต่ป้ายติดหูของสัตว์ โดยสัญลักษณ์ที่เขียนขึ้นจากเลเซอร์นี้จะไปไม่ลบเลือนเหมือนเขียนด้วยหมึก และมีร่อยสัญลักษณ์โดยไม่ต้องใช้เข็มขูดขีดให้เป็นร่อง อีกทั้งเรายังทำเครื่องหมายได้ละเอียดด้วยการผสมผสานการเปิดปิดลำแสงเลเซอร์สลับกันและให้เครื่องเขียนสัญลักษณ์เคลื่อนไปตามพื้นผิวที่ต้องการทำสัญลักษณ์

นอกจากนี้ ความหลากหลายของแสงเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่ช่วงรังสีอินฟราเรด (IR) ไปจนถึงรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ทำให้เราสร้างสัญลักษณ์ด้วยเลเซอร์บนพื้นผิววัสดุที่หลากหลาย แม้ว่าวัสดุเหล่านั้นจะโปร่งแสงก็ตาม เช่น แก้ว เซรามิกส์ โลหะ และไม้ เป็นต้น และสัญลักษณ์จากเลเซอร์นี้ยังคงทนอยู่นานเพราะสัญลักษณ์หรือเครื่องหมายนั้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของวัสดุหรือสูญเสียเนื้อผิวของวัสดุนั้นๆ

เครื่องสแกนบาร์โค้ดที่ช่วยให้เราจำแนกสินค้าได้ง่ายขึ้น

- เครื่องอ่านบาร์โค้ด (BarCode Scanner)
เรียกได้ว่าเป็นเครื่องมือเกี่ยวกับเลเซอร์ที่ใกล้ชิดชีวิตประจำวันของคนยุคใหม่มากที่สุดอีกอย่าง ทั้งการชำระค่าใช้จ่ายหนี้สินต่างๆ ผ่านร้านสะดวกซื้อ การชำระค่าสินค้าในห้างสรรพสินค้า หรือการทำธุรกรรมทางธนาคารผ่านตู้อัตโนมัติ เหล่านี้เป็นความสะดวกที่เราได้จากเครื่องอ่านบาร์โค้ด โดยเครื่องอ่านบาร์โค้ดนี้ถือเป็นนวัตกรรมเลเซอร์ชิ้นแรกที่นำออกมาสู่สาธารณะเมื่อปี ค.ศ.1974

หลักการคร่าวๆ ของเครื่องอ่านบาร์โค้ดคือ โฟโตไดโอด (photodiode) จะวัดคามเข้มของแสงเลเซอร์ที่สะท้อนกลับมาจากแถบบาร์โค้ดที่เป็นแท่งขาวดำสลับกัน และกระตุ้นให้เกิดสัญญาณที่เครื่องอ่านนำไปหาความกว้างของแท่งบาร์โค้ด และช่องว่างระหว่างแท่งบาร์โค้ด

เลเซอร์พอยเตอร์คู่มือสำหรับงานนำเสนอ

- พอยเตอร์เลเซอร์ (Laser Pointers)

อุปกรณ์ชิ้นนี้เป็นที่คุ้นเคยดีสำหรับผู้ที่ต้องนำเสนอผลงานท่ามกลางผู้คนหมู่มากเราใช้ลำแสงเลเซอร์จากพอยเตอร์เพื่อชี้จุดสำคัญๆ ที่เราต้องการนำเสนอหรือเน้นย้ำ ซึ่งอุปกรณ์ชิ้นนี้ถูกนำมาใช้งานครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1980 โดยพอยเตอร์เลเซอร์สีแดงนั้นเป็นไดโอดเลเซอร์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรีทั่วไป โดยพอยเตอร์จะให้เลเซอร์สีแดงเมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านไดโอดเลเซอร์ และตอนนี้ยังมีพอยเตอร์แสงสีเขียวและเลเซอร์อินฟราเรดซึ่งเป็นที่นิยมมากขึ้นด้วย โดยเลเซอร์สีเขียวปรากฏความสว่างมากเพราะสายตาของคนเรานั้นไวต่อแสงสีเขียวนั่นเอง

เครื่องเล่นซีดี-ดีวีดี นวัตกรรมเลเซอร์ที่อยู่ใกล้ตัว

- เครื่องเล่นซีดีและดีวีดี (CD and DVD Players)

เครื่องเล่นเลเซอร์ดิสก์ที่เปิดตัวเมื่อปี ค.ศ.1978 ถือเป็นผลิตภัณฑ์เกี่ยวกับเลเซอร์ชิ้นแรกที่ถูกนำออกมาทำการตลาดในวงกว้าง แต่ว่าเครื่องเล่นดังกล่าวจะไม่เคยได้ใช้งานร่วมกับแผ่นซีดีซึ่งเปิดตัวสู่ตลาดเมื่อปี 1982 และแผ่นซีดีนี่เองกลายเป็นทางเลือกของการฟังเพลง และเครื่องเล่นซีดีกลายเป็นอุปกรณ์เลเซอร์ประจำบ้านชิ้นแรก ทั้งนี้แสงเลเซอร์นั้นทำหน้าที่ในการอ่านข้อมูลดิสก์ได้อย่างแม่นยำ โดยแสงที่สะท้อนจากแผ่นซีดีนั้นจะกระทบเข้ากับตัวตรวจวัดแสงซึ่งจะแปลงข้อมูลออกเป็นตัวเลข 0 และ 1 และจากนั้นเข้าสู่กระบวนการแปลงเป็นสัญญาณเสียงต่อไป

เลเซอร์เข้ามามีบทบาทในงานด้านการแพทย์มากขึ้น

- เลเซอร์ทางการแพทย์ (Medicine)
การใช้ประโยชน์เลเซอร์เพื่อทางการแพทย์เริ่มขึ้นแต่ช่วงต้นๆ ทศวรรษ 1960 โดยแพทย์จากโรงพยาบาลโคลัมเบียเพรสบีเตอเรียน (Columbia-Presbyterian Hospital) ซึ่งใช้เลเซอร์กับมนุษย์ครั้งแรกด้วยการทำลายเนื้องอกในดวงตา และนับแต่นั้นการใช้เลเซอร์เพื่อประโยชน์ทางการแพทย์ก็เป็นไปอย่างกว้างขวาง เมื่อเทคโนโลยีด้านนี้มีราคาถุกลง รวมถึงการใช้เลเซอร์เพื่อรักษาความงามซึ่งเป็นที่นิยมมากขึ้นด้วย

เครื่องกำเนิดเลเซอร์ ของหน่วยงานการเผาไหม้เครื่องยนต์แห่งสหรัฐฯ หรือเอ็นไอเอฟ

- พลังงาน (Energy)
อาจฟังดูไม่คุ้นเคยนักว่าจะนำเลเซอร์มาใช้ประโยชน์ด้านพลังงานได้อย่างไร แต่เทคโนโลยีแสงนี้ก็มีศักยภาพที่จะเป็นแสงพลังงานสะอาด ได้ด้วยการเป็นจุดเริ่มต้นของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (fusion) ซึ่งเป็นการจำลองปฏิกิริยานิวเคลียร์บนดวงอาทิตย์มาไว้บนโลก โดยนักวิทยาศาสตร์ที่หน่วยงานการเผาไหม้เครื่องยนต์แห่งสหรัฐฯ หรือเอ็นไอเอฟ (National Ignition Facility: NIF) ได้สร้างระบบเลเซอร์ขนาดใหญ่ที่สุดในโลกเพื่อสร้างปฏิกริยานิวเคลียร์ฟิวชัน โดยเดินเครื่องเพื่อระดมยิงลำแสงเลเซอร์ยักษ์ 192 ลำไปรวม ณ จุดๆ เดียว และในระยะเวลาสั้นพวกเขาจะได้ปริมาณมหาศาล ซึ่งมากกว่าพลังงานที่ใช้เพื่อจุดปฏิกิริยานิวเคลียร์หลายเท่าตัว

เหล่านี้เป็นเพียงตัวอย่างส่วนหนึ่งของความหน้าด้านเทคโนโลยีเลเซอร์ที่กำเนิดขึ้นมาได้ 5 ทศวรรษ และได้สร้างผลกระทบต่อชีวิตของเราอย่างมาก สมกับที่ได้รับยกย่องให้เป็นนวัตกรรมที่มีอิทธิพลสูงสุดในศตวรรษที่ 20

นำมาใช้งานให้ถูกก็เป้นประโยชน์อย่างนี้แหละหนา จับตาดูต่อไปว่าจะมีอะไรที่เกิดจากการใช้งานของเลเซอร์อีกในอนาคตของเรา

ที่มา
//www.manager.co.th/Science/ViewNews.aspx?NewsID=9530000182185

Create Date : 18 มกราคม 2554

Last Update : 18 มกราคม 2554 16:08:59 น.

0 comments

Counter : 3448 Pageviews.