Tia Laser Là Gì? Tương Lai Của Công Nghệ Laser Trong Ngành Cơ Khí

Laser – Loại ánh sáng đột phá xuất hiện vào thế kỷ 20 mang tính ứng dụng cao và thay đổi cả thế giới. Vậy tia laser là gì? Có những loại tia laser nào và tác động của chúng đối với đời sống ra sao? Làm thế nào để sử dụng tia laser một cách an toàn và tránh những tác hại ngoài ý muốn? Bài viết sau đây của Sơn Vũ CNC sẽ giải đáp tất cả những thắc mắc này để bạn có cái nhìn rõ hơn về công nghệ laser và cách nó được ứng dụng trong cuộc sống.

Tia laser là gì?

Laser là viết tắt của cụm từ Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Khuếch đại ánh sáng bằng sự phát xạ kích thích), là một thiết bị đặc biệt có khả năng tạo ra ánh sáng định hướng cao. Nguyên lý hoạt động của laser dựa trên một quá trình đặc biệt gọi là phát xạ kích thích, giúp tăng cường độ sáng của ánh sáng đầu vào.

Đặc điểm của tia laser là gì?

Một số đặc điểm quan trọng của tia laser có thể kể đến như sau: 

1. Đồng nhất: Ánh sáng laser thường có bước sóng đồng nhất, nghĩa là tất cả các photon trong tia đều có cùng một bước sóng.
2. Phát quang đơn sắc: Một số loại laser phát ra ánh sáng ở một màu sắc cụ thể, tạo ra ánh sáng đơn sắc.
3. Có thể điều chỉnh: Cường độ và tần số của tia laser có thể điều chỉnh để phù hợp với các ứng dụng cụ thể.
4. Khả năng chuyển động: Tia laser có thể được định hướng di chuyển trong không gian, cho phép sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau.
5. Độ chính xác cao: Laser thường được sử dụng trong các ứng dụng y tế, khoa học và công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao do tính chất đồng nhất và tập trung của nó.
6. Sử dụng đa dạng: Tia laser được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y học, công nghiệp, truyền thông, khoa học, và nhiều ứng dụng công nghệ khác.

Cấu tạo và nguyên tắc phát tia laser

Cấu tạo laser

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của một hệ thống laser có thể thay đổi tùy thuộc vào loại laser cụ thể, nhưng dưới đây là một trình bày tổng quan về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hầu hết các loại laser:

Cấu tạo cơ bản của một hệ thống laser bao gồm:

• Môi trường hoạt chất: Đây là một chất liệu, thường là một chất rắn, lỏng hoặc khí, có khả năng tạo ra ánh sáng laser khi được kích thích. Chất này thường bao gồm các nguyên tố hoặc hợp chất như ruby khí CO2, hoặc bán dẫn.
• Nguồn kích thích: Để tạo điều kiện cho môi trường hoạt động phát ra ánh sáng laser, cần có một nguồn năng lượng để kích thích chất này. Nguồn kích thích thường là bức xạ hoặc điện năng từ một nguồn điện áp hoặc ánh sáng.
• Gương phát xạ: Một hệ thống laser thường chứa hai gương phản xạ, một là gương phản xạ hoàn toàn và một là gương phản xạ một phần. Hai gương này được đặt ở hai đầu của môi trường hoạt động và được sử dụng để tạo sự phản chiếu và tập trung tia laser.
• Buồng cộng hưởng quang: Hệ thống laser có thể bao gồm các thành phần quang học như ống kính, lăng kính, và sợi quang để tập trung, hướng dẫn và điều chỉnh tia laser.

Nguyên tắc phát tia laser

Nguyên tắc hoạt động cơ bản của laser được gọi là nguyên tắc kích thích bằng phản chiếu được thực hiện qua các bước sau:

• Kích thích: Nguồn kích thích (thường là ánh sáng hoặc điện năng) được sử dụng để cung cấp năng lượng cho môi trường hoạt động. Khi chất này nhận được năng lượng, các electron trong nó được đẩy lên một trạng thái năng lượng cao.
• Phát xạ kích thích: Khi 1 tia laser qua lăng kính thì có thể phân tán or tập trung tia laser.
• Tạo chùm sáng: Tạo thành một chùm sáng tại giữa hai gương phản xạ. Một trong hai gương phản xạ (gương phản xạ một phần) thường cho phép một phần nhỏ của ánh sáng thoát ra, tạo nên tia laser (thường tia laser không thể nhìn thấy được).
• Phản chiếu và tập trung: Ánh sáng laser được phản chiếu giữa hai gương, tạo điều kiện cho nó để tập trung khi đi qua gương chuẩn trực và gương hội tụ, để trở thành tia laser mạnh và tập trung.
• Điều quan trọng trong nguyên tắc hoạt động của laser là sự kích thích các hạt năng lượng bằng phản chiếu, tạo ra sự đồng nhất, tập trung và mạnh mẽ của tia laser.

Các loại tia laser 

Laser được phân loại thành bốn nhóm chính dựa trên môi trường sử dụng trong quá trình hoạt động:

• Laser dạng rắn: Có khoảng 200 loại chất rắn khác nhau được sử dụng làm môi trường hoạt chất laser. 

Ví dụ: Vật liệu thủy tinh, thủy tinh thể và nhiều loại khác. Một trong những loại laser rắn phổ biến nhất và được phát hiện đầu tiên là laser ruby.

• Laser dạng lỏng: Là loại laser sử dụng chất lỏng làm môi trường hoạt chất. 

 Ví dụ phổ biến của loại laser này là laser xung nhuộm, trong đó sử dụng thuốc nhuộm hữu cơ để tạo môi trường hoạt chất.

• Laser khí: Là loại laser sử dụng chất khí làm môi trường hoạt chất, trong đó dòng điện được truyền qua. Đây là loại laser thường được áp dụng trong các tình huống đòi hỏi ánh sáng laser có khả năng kết dính và chùm sáng mạnh mẽ.

Ví dụ: Laser khí nitơ, khí he-ne,…

• Laser bán dẫn, còn được gọi là laser diot, đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực cuộc sống, bao gồm việc đọc đĩa compact, máy in laser, tạo ra bút chỉ bảng và cả hệ thống máy chống trộm.

Ứng dụng của laser trong đời sống

Ứng dụng laser trong ngành công nghiệp

Trong lĩnh vực công nghiệp, laser có nhiều ứng dụng quan trọng có thể kể đến như:

• Laser dùng để ứng dụng cắt cnc kim loại.
• Laser sử dụng trong công nghiệp điện tử để cắt tỉa các thành phần của mạch tích hợp IC, làm CPU, … 
• Laser được sử dụng để xử lý nhiệt trong ngành công nghiệp ô tô như làm sạch rỉ, để hàn.
• Laser dùng để cắt thủy tinh và thạch anh.
• Laser cực tím được áp dụng trong công nghiệp bán dẫn cho việc quang khắc.
• Laser được ứng dụng trong 3D printing.

Xem thêm: Sơn Vũ đầu tư mạnh về công nghệ máy cắt laser sợi quang

Ứng dụng laser trong ngành khoa học, công nghệ

Tia laser được sử dụng trong nghiên cứu chuyển động Brown của các hạt. Các máy bắn tia laser cũng có khả năng đo lượng các chất gây ô nhiễm trong không khí, …

Ứng dụng laser trong ngành y học

Tia laser đang được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực phẫu thuật với vai trò như một công cụ dao mổ hiệu quả, với khả năng kiểm soát độ sâu và diện tích tiếp xúc nhỏ. 

Ngoài ra, tia laser còn có thể được sử dụng để cải thiện thị giác cho các trường hợp cận thị, thường được kết hợp với sợi quang học để điều trị các bệnh về võng mạc, đặt chẩn đoán ung thư và nhiều ứng dụng y tế khác.

Ứng dụng laser trong ngành quân đội

Máy bắn tia laser thường được sử dụng để như một nguồn ánh sáng ẩn để theo dõi đối tượng với độ chính xác cao trong các nhiệm vụ trinh sát ban đêm và các tình huống yêu cầu tính bí mật.

Tia laser có tác hại gì không? 

Laser có thể gây ra nhiều tác hại nếu không được sử dụng hoặc xử lý đúng cách. Dưới đây là một số tác hại của laser:

• Tác động đến mắt: Ánh sáng laser có thể gây hại cho mắt nếu tiếp xúc trực tiếp hoặc được phản xạ từ bề mặt khác. Điều này có thể dẫn đến tình trạng như cháy nổ võng mạc, viêm nhiễm mắt, thậm chí là suy giảm thị lực vĩnh viễn.
• Gây cháy và nổ: Cường độ cao của ánh sáng laser có thể gây cháy nổ trong một số tình huống. Nếu được sử dụng trong môi trường nguy hiểm, laser có thể kích hoạt các vật liệu dễ cháy hoặc gây ra hiện tượng phản ứng hóa học không mong muốn.
• Gây nhiễu: Sự phản xạ hoặc phân tán của ánh sáng laser có thể gây nhiễu hoặc gây ảnh hưởng đến các hệ thống quan trọng như radar, các thiết bị cảm biến và các hệ thống giao thông.

Vì vậy, việc sử dụng laser cần phải tuân thủ các quy tắc an toàn và các quy định về việc sử dụng laser, đặc biệt là trong các ứng dụng trong ngành công nghiệp.

Tương lai nào cho công nghệ laser trong ngành công nghiệp cơ khí?

Nhu cầu thị trường về máy cắt laser CNC đã đạt tốc độ tăng trưởng hàng năm vượt qua mốc 50%. Sức mạnh linh hoạt của công nghệ laser CNC ngày càng đang thay thế các phương pháp xử lý truyền thống. Không chỉ vậy, sau nhiều năm phát triển, công nghệ này đã xây dựng lên một quy mô công nghiệp ấn tượng tại Việt Nam.

Dự kiến ​​trong vài năm tới, công nghệ cắt laser sẽ trải qua một sự nâng cấp đáng kể. Nhu cầu thị trường trong tương lai đối với máy cắt laser sẽ tiếp tục gia tăng, chủ yếu tập trung vào sáu ngành công nghiệp quan trọng sau đây:

Sản xuất ô tô

Ngành công nghiệp ô tô là lĩnh vực tập trung nhiều công nghệ cao, trong đó công nghệ laser đóng vai trò rất quan trọng. Tại các quốc gia công nghiệp phát triển, từ 50% đến 70% các bộ phận ô tô được gia công bằng công nghệ laser. Hàn laser và cắt laser là hai quy trình chính, bao gồm cả cắt mặt phẳng và cắt ba chiều.

Cắt kim loại tấm 

Máy cắt laser CNC đang trở thành lựa chọn hàng đầu trong việc chế biến kim loại tấm nhờ sự ưu việt về độ chính xác, tốc độ và tính linh hoạt. Hiệu suất chi phí cao của công nghệ laser đã biến máy cắt laser trở thành một lựa chọn đáng tin cậy cho các doanh nghiệp thực hiện đơn đặt hàng chế biến kim loại tấm.

Xem thêm: Sơn Vũ CNC cung cấp dịch vụ cắt laser kim loại tấm

Chassis & Tủ điện

Các nhà sản xuất khung máy tính, công tắc điện, tủ điện và thang máy đã đưa vào sử dụng thiết bị laser nhờ vào tính ổn định, tốc độ cao và độ chính xác của công nghệ này mang lại. Việc sử dụng máy cắt laser CNC loại bỏ cần thiết phải tiến hành xử lý thứ cấp, đồng thời cải thiện đáng kể hiệu suất sản xuất và giảm chi phí. Hơn nữa, dây chuyền sản xuất bằng công nghệ laser CNC giúp rút ngắn chu kỳ kiểm tra, tạo ra một lợi thế cạnh tranh mạnh mẽ cho khách hàng.

Máy nông nghiệp

Các nhà sản xuất máy nông nghiệp trên khắp thế giới đã tích hợp công nghệ laser vào quy trình sản xuất của họ. Đặc tính linh hoạt của công nghệ laser đã tăng tốc quá trình thiết kế, nâng cao chất lượng sản phẩm, đồng thời giảm đáng kể chi phí sản xuất và làm cho họ có khả năng thích nghi nhanh hơn với sự biến đổi của nhu cầu thị trường. Hệ thống cắt laser được xem là một trong những công nghệ quan trọng nhất đã mang lại lợi ích lớn nhất cho ngành máy nông nghiệp.

Ngành vận chuyển

Sự kết hợp giữa tốc độ cắt nhanh và khả năng cắt vát plasma cùng các lựa chọn kỹ thuật khác đã đưa công nghệ laser trở thành lựa chọn hàng đầu cho các nhà máy đóng tàu hàng đầu trên toàn cầu. Công nghệ cắt laser đã được ứng dụng rộng rãi bởi các nhà sản xuất tàu chở container quá khổ ở các quốc gia như Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ và Hàn Quốc, cũng như trong việc sản xuất phà nhôm tốc độ cao tại Úc, Mỹ và Châu Âu.

Ngành ống dầu khí

Việc sử dụng tia laser để cắt ống vỉa dầu là một trong những ứng dụng tiêu biểu của công nghệ cắt laser trong ngành công nghiệp dầu khí. Kiểm soát cát trong các thành tạo lỏng lẻo trong quá trình khoan dầu đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế kỹ thuật và hoàn thiện giếng khoan để thu hồi dầu. Nhiều khe nhỏ được gia công xung quanh chu vi của ống để kiểm soát hiệu suất của ống khe và đảm bảo khả năng thu hồi dầu tốt nhất.

Qua bài viết trên, hy vọng rằng bạn đã có cái nhìn tổng quan hơn về laser: từ cấu tạo, nguyên tắc hoạt động đến ứng dụng trong đời sống. Nếu bạn đang tìm kiếm các sản phẩm như máy cắt laser fiber, máy cắt ống laser, máy hàn laser fiber, … để phục vụ sản xuất, hãy liên hệ ngay với chúng tôi. Sơn Vũ CNC cam kết mang đến cho bạn những sản phẩm chất lượng và uy tín nhất trên thị trường hiện nay.

Quý khách có nhu cầu tìm hiểu về máy hàn laser fiber vui lòng liên hệ:

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ SƠN VŨ