Môn: VẬT LÝ LASERĐề tài: LASER LỎNG

GVGD: Cô Trần Thị HồngNhóm TH: 3Lớp: 11CVL

THÀNH VIÊN NHÓM :

1. Trương Thị Thanh Nhân 2. Hoàng Đặng Tiểu Linh 3. Lê Thị Quý 4. Nguyễn Loan Phương 5. Trần Phước Lợi

LASER LỎNG

1. ĐẶC ĐiỂM CỦA LASER LỎNG

2. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA LASER LỎNG

3. ỨNG DỤNG CỦA LASER LỎNG

NỘI DUNG BÁO CÁO:

Về cấu tạo, laser lỏng cũng như các loại laser khác đều gồm có :

Buồng cộng hưởng quang học

Nguồn bơm

Gương bán mạ

Gương phản xạ toàn phần

Tia laser

1. Đặc điểm của laser lỏng:

Môi trường hoạt tính

2

6

5

4

3

1

Về đặc điểm: LASER lỏng có môi trường hoạt tính là chất lỏng bao gồm các chất Chelasten như Peperindin Eu(BA)4 hòa tan trong dung môi rượu Ethol + Methol và có ít ion nguyên tố hiếm Eu3+, Nd3+ …, các dung dịch thuốc nhuộm( các laser màu)…

Các laser này đều được dùng bơm quang học kích thích bằng đèn xung hay bằng chính laser rắn dưới dạng xung.

1. Đặc điểm của laser lỏng:

Hoạt động ở chế độ liên tục hoặc ở chế độ xung :

Chế độ liên tục: công suất laser tương đối không đổi so với thời gian. Sự đảo nghịch mật độ (electron) cần thiết cho hoạt động laser được duy trì liên tục bởi nguồn bơm năng lượng đều đặn.

Chế độ xung: công suất laser luôn thay đổi so với thời gian, với đặc trưng là các giai đoạn “đóng” và “ngắt” cho phép tập trung năng lượng cao nhất có thể trong một thời gian ngắn nhất có thể.

1. Đặc điểm của laser lỏng:

Ưu điểm

+ Không đòi hỏi gia công chính xác và khó như tinh thể.+ Dễ dàng tăng nồng độ tâm kích hoạt và khối lượng hoạt chất để tạo công suất lớn.+ Dễ dàng làm lạnh hoạt chất nhờ sử dụng việc cho + Dễ tiến hành nghiên cứu vì dễ thay đổi thành phần các hoạt chất trong bình chứa.+ Dễ dàng tạo tia laser có bước sóng (có màu) khác nhau, bằng cách thay đổi cấu trúc dung dịch màu( chất màu và nồng độ dung dịch, mà ko thay đổi thành phần cấu tạo) => Phổ phát xạ laser lỏng rất rộng.

Nhược điểm + Hệ số dẫn nhiệt tương đối lớn, nên hoạt chất dễ nóng và dẫn tới sự không ổn định về tần số và công suất phát.

1. Đặc điểm của laser lỏng:

1. Đặc điểm của laser lỏng:

Về phân loại: hiện nay người ta phân laser lỏng ra làm ba loại:

- Laser chelate hữu cơ- đất hiếm.

- Laser vô cơ oxyd chloride- neodym-selen.

- Laser màu (dye laser).

Trong 3 loại laser lỏng trên: laser màu hiện đang có nhiều ứng dụng trong khoa học kỹ thuật.

LASER MÀU

Những hợp chất màu là những hợp chất hữu cơ phức tạp, hấp thụ mạnh vùng Vis. Ba hợp chất thường dùng: Rodamin B (RhB), Rodamin 6G (Rh6G) và Cumarin.

Rodamin B (RhB), Rodamin 6G (Rh6G) Cumarin

Hệ thống laser màu:

-Có thể điều chỉnh được tần số hay bước sóng phát của laser bằng cách thay đổi nồng độ dung dịch hoặc dung môi trong môi trường hoạt tính. Vì vậy laser màu phát ra bức xạ từ tử ngoại gần đến khả kiến đến hồng ngoại gần. - Có hệ số khuếch đại rất lớn so với laser rắn, khí cũng như dễ chế tạo và thay đổi các thành phần trong môi trường hoạt tính. Vì vậy rất thuận lợi cho việc nghiên cứu.- Độ định hướng cao: tia laser phát ra hầu như là chùm tia song song do đó có khả năng đi xa mà không bị phân tán.- Tính đơn sắc cao: chùm sáng chỉ một bước sóng duy nhất. Do vậy chùm laser không bị tán xạ đi qua mặt phân cách hai môi trường có chiết suất khác nhau.

.Tính chất của laser màu:

. Buồng cộng hưởng của Laser màu:

BCH của laser màu không có gì khác biệt so với BCH thông thường. - BCH thông thường có 2 chức năng: + Thứ nhất là bộ phận chứa môi trường hoạt tính laser. + Thứ hai là bộ phận dùng cho bức xạ do hoạt chất phát ra có thể đi lại nhiều lần, nhờ đó mà bức xạ được khuyết đại lên nhiều lần.

Nhưng do tính chất đặc biệt của các chất màu dùng làm MTHT nên BCH của laser màu sẽ có những khác biệt nhỏ.

LaserCuvet

Chất màu

M1M2Nguồn bơm

LaserCuvet

Chất màu

MNguồn bơm

BCH cho laser màu ở chế độ băng rộng, với M1 là gương phản xạ có hệ số phản xạ cao, M2 là gương bán mạ

G BCH cho laser màu hoạt động ở chế độ băng hẹp, với G là cách từ nhiễu xạ, M là gương bán mạ

. Nguồn bơm của Laser màu:

Laser màu người ta dùng bơm quang học. Hoạt động dựa trên nguyên tắc chung là: bước sóng của nguồn bơm phải nằm trong vùng hấp thụ của chất màu và tốt nhất là dùng bước sóng mà ở đó chất màu hấp thụ mạnh nhất. Nguồn bơm bằng laser N2 là một trong những nguồn bơm có hiệu quả cho laser màu laser N2 vì có tần số lặp lại cao, thời gian xung ngắn. Có 3 phương pháp bơm bơm dọc, bơm ngang, bơm nghiêng. Nhưng người ta thường dùng là bơm dọc, bơm ngang để thực hiện bơm quang học. Còn bơm nghiêng nó thích hợp đặc biệt cho laser màu hoạt động liên tục.

Nguồn bơm được bơm song song với bức xạ laser. Phương pháp này có thể giảm được góc mở của chùm tia laser nhưng đòi hỏi gương M1 vừa là gương bán mạ vừa là gương phản xạ 100% => rất khó thực hiện, nhất là khi λ có nguồn bơm khá gần với λ của laser màu.

LaserCuvet

Chất màu

Nguồn bơm

M1M2

Bơm dọc

Nguồn bơm được bơm vuông góc với phương của bức xạ laser màu. Dùng thấu kính hội trụ L dùng phân bố chùm tia bức xạ cuvet và tăng năng lượng tích lũy trong BCH, cuvet thường đặt dưới góc Brewster đới với trục BCH.

LaserCuvet

Chất màu

M1M2Nguồn bơm

L

Bơm ngang

2. Nguyên lý hoạt đông:

Laser

Laser

n4

n3

n2

n1

S2

S0

S1

Va

Trong y học: - Trị liệu Laser lỏng kết hợp được 3 loại vitamin A là Retinoid, Ritinyl palmitate, Beta Caroten với Resorcinol để tạo nên sự thay đổi lớn trên da, loại bỏ và tái tạo  da lão hoá nặng, nếp nhăn và nám…. - Laser màu được ứng dụng :+Điều trị các tổn thương như khối u+Tạo sóng xung kích trong phá sỏi. +Điều trị trong nhãn khoa .+Điều trị các rối loạn mạch máu .+Loại bỏ vết sẹo lồi (đặc biệt sẹo sau phẫu thuật), hình xăm, vết nám…

2. Ứng dụng của laser lỏng:

- Ứng dụng trong thẩm mỹ: bút laser xóa vết nám và đốm nâu siêu tốc nhờ khả năng khuếch đại tính năng làm da trắng mịn, loại bỏ được các tế bào hắc tố và sự hình thành đốm nâu.

+ Laser màu DERMOBEAM 2000 của hãng DEKA, Italia chế tạo, hoạt động ở chế độ xung. Đây là laser rất thích hợp cho ứng dụng phẫu thuật - thẩm mỹ. Bước sóng của laser này là 595 nm, độ dài xung có thể thay đổi từ 0,5 - 40 ms với năng lượng cực đại là 3 Jul. Vì laser này có bước sóng được hấp thu mạnh bởi Oxy-hemoglobin và sắc tố Melamin => Do vậy, nó được ứng dụng: trong điều trị các bệnh lý có tăng sinh mạch máu như các loại u mạch máu phẳng, các sẹo quá phát, sẹo lồi, đặc biệt là các sẹo mới cắt chỉ sau phẫu thuật (dùng Laser màu để dự phòng sẹo lồi, sẹo xấu). Đặc biệt, Laser màu được sử dụng hiệu quả trong kỹ thuật làm giảm các nếp nhăn trên mặt, giảm các sắc tố …

Laser màu có thể điều khiển các tín hiệu não.

Nhóm nghiên cứu thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã khám phá ra cách để tạm ngừng hoạt động não bộ nhờ sử dụng ánh chớp của laser xanh và vàng. Bằng cách này, có thể tạm ngừng hoạt động của các tế bào thần kinh phát sinh những tín hiệu điện não bất thường gây ra chứng co giật, chứng động kinh. Điều này có thể giúp các chuyên gia hiểu biết hơn về cách thức não hoạt động và đưa ra mục tiêu điều trị một cách cơ bản nhất. 

-Tia laser màu có thể ngừng hoạt động não bộ:

Trong khoa học kỹ thuật và đời sống

- Laser màu được ứng dụng dùng trong máy in laser màu:

Máy in laser màu thuộc nhóm máy in laser về cơ bản các nguyên tắc hoạt động giống máy in laser chung. Máy in laser màu cơ bản có 4 màu cơ bản chính là 4 hộp mực bao gồm đen, đỏ, vàng, xanh. Từ 4 màu cơ bản này sẽ pha chế ra các màu để cho bản in có độ sắc nét cao.

.

Còn về nguyên tắc hoạt động thì máy in laser màu vân dựa trên nguyên tắc dùng tia laser để chiếu lên trống từ,trống từ quay qua ống mực (có từ tính) để mực hút vào trống, giấy chuyển động qua trống và mực được bám vào giấy, sau cùng mực sẽ được sấy khô và bám chặt vào giấy bằng lô sấy trước khi ra ngoài.

Clip

Các nhà nghiên cứu tại đại học Toronto (Canada) vừa sản xuất một loại tia laser mới có thể được tạo ra bằng cách bôi một chất lỏng lên các bề mặt giúp cho thiết bị vi xử lý chạy nhanh hơn.

Chất liệu laser mà đại học Toronto dùng đến là các phân tử nano. Đây là những hạt vật chất cực nhỏ có thể treo lơ lửng trong một chất lỏng. Cũng giống như các thành phần của sơn, chúng được tạo ra cho các loại màu sắc khác nhau với kết cấu điện tử của các phân tử được thiết lập thêm để hút và đẩy hạt photon.

Thí nghiệm: dùng một ống kính nhỏ và chiếc máy sấy tóc, bôi chất lỏng có các hạt vật chất này lên đó là làm khô. Thiết bị này sẽ phát ra ánh sáng laser khi giãn nở với ánh sáng thường theo đúng cách. Kết quả được ghi nhận là tốt khi ánh sáng này đặc biệt trơ với các tần số khác nhau mà nhiệt độ gây ra.

- Laser lỏng đẩy mạnh tốc độ chip:

Kết cấu truyền dẫn bằng điện thường gặp phải nhiều rắc rối về vật lý. Trước đó, Intel cho biết khi tốc độ chip đạt hơn 10 GHz, dây dẫn bằng đồng có thể bị cháy. Còn vật liệu laser có tiềm năng hoạt động nhanh hơn và ít sự cố hơn, miễn là nó được gắn kết một cách hiệu quả với các vi mạch điện tử trên chip silicon.

Trong quân sự:

Cơ quan trực thuộc Lầu Năm Góc đã đưa ra chỉ thị đặc biệt yêu cầu chế tạo vũ khí bằng hệ thống laser lỏng năng lượng cao phù hợp cho cả Không quân lẫn Hải quân. Vũ khí laser lỏng được thiết kế để bắn hạ rốc két, tên lửa đất đối không hoặc những vũ khí khác có thể đe dọa máy bay.

Tia laser phiên bản nhỏ 150 kilowatt đại diện cho dòng vũ khí mới của quân đội Mỹ, có lợi thế nhỏ và nhẹ hơn các nguồn tạo tia laser hiện tại, theo Fox dẫn thông tin từ Cơ quan Các Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến của Mỹ (DARPA) đang được nghiên cứu trong tương lai sẽ đưa vào sử dụng trong nền quân sự của Mỹ.

•Dùng để tiêu diệt máy bay, tên lửa của đối phương, làm biến dang, vô hiệu hóa và phá hủy nhanh chóng các mục tiêu bằng kim loại, đồng thời làm giảm khả năng tác chiến của đối phương bằng cách làm mù mắt hoặc lầm mù tạm thời

Mô phỏng viễn cảnh triển khai vũ khí laser trên chiến đấu cơ 

Trong thiên văn học:

•Dùng laser màu để tạo ra các “sao nhân tạo”: Nhiều đài thiên văn lớn trên thế giới đã sử dụng hệ thống các laser màu công suất mạnh để chiếu những chùm sáng định vị lên cao trong khí quyển(cách mặt đất khoảng 90km). Những chùm sáng này sẽ đảm đương vai trò là ngôi sao chỉ dẫn nhân tạo cho các hệ thống quang thích ứng nhằm khắc phục “tầm nhìn” dưới lí tưởng (sự nhiễu loạn khí quyển), các mục tiêu thiên thể có thể được ghi lại hết sức rõ ràng.

__THE END__ Thanks for watching !!!

MENU