Khảo sát phân bố nhiệt độ theo thời gian trong hoạt chất Laser rắn bơm bằng chùm Laser Gauss

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN THANH VÂN

KHẢO SÁT PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ THEO THỜI GIAN TRONG
HOẠT CHẤT LASER RẮN BƠM BẰNG CHÙM LASER GAUSS

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ
Chuyên ngành: Quang học
Mã số: 60.44.01.09

Nghệ An, 2015


m
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN THANH VÂN

KHẢO SÁT PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ THEO THỜI GIAN TRONG
HOẠT CHẤT LASER RẮN BƠM BẰNG CHÙM LASER GAUSS

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ
Chuyên ngành: Quang học
Mã số: 60.44.01.09

Người hướng dẫn khoa học: TS. Mai Văn Lưu

Nghệ An, 2015

m

LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Đào tạo Sau đại học, các
thầy giáo, cô giáo Khoa vật lí của trường Đại học Vinh đã nhiệt tình giảng dạy
và tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và nghiên
cứu.
Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến TS. Mai
Văn Lưu người đã định hướng đề tài, chỉ dẫn, cung cấp tài liệu và giúp tác giả
vượt qua rất nhiều khó khăn để hoàn thành tập luận văn này.
Xin cảm ơn các anh chị học viên lớp Cao học 21 chuyên ngành Quang
học Trường Đại học Vinh đã giúp đỡ và đóng góp cho tác giả những ý kiến quý
báu cho tác giả trong quá trình hoàn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn bạn bè, người thân đã động viên, chia sẻ với tác
giả trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Nghệ An, tháng 6 năm 2015
Tác giả

Nguyễn Thanh Vân


mi
MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn
Mục lục

i

Danh mục các hình vẽ

iii

MỞ ĐẦU

1

1. Lý do chọn đề tài

1

2. Mục đích nghiên cứu

3

3. Nhiệm vụ nghiên cứu

3

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3

4.1. Đối tượng nghiên cứu

3

4.2. Phạm vi nghiên cứu

3

5. Phương pháp nghiên cứu

3

6. Đóng góp của đề tài

4

7. Cấu trúc luận văn

4

Chương 1. MỘT SỐ LOẠI LASER RẮN

5

1.1. Một số loại laser rắn

5

1.1.1. Laser Ruby

5

1.1.2. Laser Ti:Sapphire

8

1.1.3. Laser dùng nguyên tố đất hiếm

11

1.1.3.1. Laser Nd:YAG

11

1.1.3.2. Laser Yb:YAG

13

1.2. Laser Tm:Ho:YAG

14

1.3. Ứng dụng của laser rắn

16

1.4. Kết luận chương 1

20

Chương 2. PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ THEO THỜI GIAN TRONG
HOẠT CHẤT LASER RẮN

22

2.1. Phương trình phân bố nhiệt theo thời gian

22


mii
2.1.1. Phương trình truyền nhiệt

22

2.1.2. Điều kiện biên và điều kiện ban đầu của bài toán

25

2.1.3. Phương trình phân bố nhiệt độ theo thời gian

37

2.2. Khảo sát phân bố nhiệt độ xuyên tâm theo thời gian

31

2.3. Kết luận chương 2

35

KẾT LUẬN

37

TÀI LIỆU THAM KHẢO

38

PHỤ LỤC
Code nhiệt độ

Pi

Code lambda

Piii

Code omega

Pv


iii
m
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Trang
1

Hình 1.1. Buồng cộng hưởng có 4 gương

10

2

Hình 1.2. Buồng cộng hưởng có 6 gương

10

3

Hình 1.3. Buồng cộng hưởng có 9 gương

11

4

Sơ đồ 1.1. Các mức năng lượng của laser Laser Yb:YAG

14

5

Hình 1.4. Cơ chế bóc vật liệu

17

6

Hình 2.1. Thanh hoạt chất

25

Hình 2.2. Phân bố nhiệt độ xuyên tâm trong hoạt chất tại các thời
7

điểm [8]: t=0,011s, t=0,015s, t=0,022s, t=0,04s, t=0,07s với

32

 pump  532 nm,  p  0,28cm.

8 Hình 2.3. Quá trình sinh nhiệt trong hoạt chất

33

Hình 2.4. Phân bố nhiệt độ xuyên tâm trong hoạt chất tại các thời
9

điểm [8]: t=0,011s, t=0,015s, t=0,022s, t=0,04s, t=0,07s với 34
 pump  532 nm,  p  0,2cm.

Hình 2.5. Phân bố nhiệt độ xuyên tâm trong hoạt chất tại các thời
10

điểm [8]: t=0,011s, t=0,015s, t=0,022s, t=0,04s, t=0,07s với 35
pump  694 nm,  p  0,28cm.


m1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Laser cho ta nguồn ánh sáng kết hợp, đơn sắc và định hướng. Định hướng
và đơn sắc (phát ổn định một bước sóng) là hai trong số các tính chất của laser
đã phát huy được tính ưu việt của chúng trong ứng dụng thực tế và trong khoa

học công nghệ. Khi công nghệ ngày càng cao thì yêu cầu về hai tính chất này
càng cao, thể hiện ở sự ổn định của chúng. Tuy nhiên trong thực tế hoạt động
của laser nhiều yếu tố công nghệ và kỹ thuật như rung động về cơ khí, các hiệu
ứng phi tuyến khi công suất laser lớn, đặc biệt hiện tượng Gradient nhiệt trong
hoạt chất đã làm cho tính ổn định mất đi. Phân bố Gradient nhiệt (hay phân bố
nhiệt nói chung) thường xuất hiện do sự phân bố không đều năng lượng bơm, quá
trình bơm quang học không kết hợp (chủ yếu là bơm ngang) hoặc do phân bố
năng lượng theo tiết diện ngang của chùm tia bơm kết hợp (chủ yếu là bơm dọc).
Trong quá trình bơm ngang bằng nguồn không kết hợp, quá trình sinh nhiệt
chủ yếu do năng lượng dư thừa không tham gia vào quá trình hấp thụ cưỡng
bức. Năng lượng dư thừa đó gây quá trình dao động nội của hoạt chất laser và
kết quả là quá trình sinh nhiệt xẩy ra trong hoạt chất. Hiện tượng sinh nhiệt
không đồng nhất trong hoạt chất, thông thường ở tâm nhiệt độ sinh ra lớn hơn ở
biên hoạt chất. Quá trình sinh nhiệt đó thay đổi theo bán kính xuyên tâm và theo
thời gian hoạt động của quá trình bơm. Gradient nhiệt xuất hiện sẽ làm cho chiết
suất của hoạt chất thay đổi theo, kết quả hình thành trong đó một thấu kính
nhiệt. Sự xuất hiện thấu kính nhiệt nhất thời trong hoạt chất sẽ làm thay đổi cấu
trúc buồng cộng hưởng. Thay đổi cấu trúc buồng cộng hưởng tức là thay đổi cấu
trúc của chùm tia phát ra, đặc biệt thay đổi tính định hướng của nó. Nhiệt độ
trong hoạt chất thay đổi sẽ làm thay đổi cấu trúc năng lượng của tâm hoạt và dẫn
tới sự thay đổi phổ hấp thụ và phát xạ. Sự thay đổi này sẽ dẫn tới thay đổi bước
sóng phát và giảm tần số lặp, thậm chí dập tắt quá trình phát của laser.
Trong quá trình bơm dọc bằng các nguồn laser kết hợp sự xuất hiện
Gradient nhiệt chủ yếu do phân bố năng lượng theo tiết diện ngang của chùm tia


m2
bơm. Như ta đã biết các nguồn laser phần lớn có cấu trúc TEM 00, năng lượng
của nó phân bố theo hàm Gauss. Các mật độ tâm hoạt bị kích hoạt lên mức laser
trên tỷ lệ thuận với năng lượng kích thích, do đó cũng có phân bố dạng Gauss

theo tiết diện ngang của hoạt chất. Sự phân bố không đồng nhất của tâm hoạt bị
kích thích trên tiết diện ngang tất nhiên dẫn đến quá trình khuếch đại không
đồng đều trên tiết diện ngang. Dẫn đến phân bố năng lượng của chùm laser phát
ra không tuân theo thiết kế của buồng cộng hưởng ban đầu.
Như chúng ta đã biết hoạt chất của laser bao gồm một phần các tâm hoạt có
phổ hấp thụ trong một vùng nhất định và phần lớn là chất nền. Các tâm hoạt
phân bố đều trong chất nền, nhờ các nguyên tử, phân tử phân bố đều trong chất
nền mà phổ hấp thụ hay phát xạ của hoạt chất laser được xác định. Năng lượng
của nguồn bơm thông thường phân bố không đều trong hoạt chất. Dưới tác dụng
của nguồn bơm các tâm hoạt hấp thụ cộng hưởng một phần năng lượng của
nguồn bơm, phần còn lại bị hấp thụ không cộng hưởng của chất nền để dao động
nhiệt làm nhiệt độ hoạt chất tăng lên. Do đó quá trình sinh nhiệt trong hoạt chất
laser rắn là do năng lượng dư thừa không tham gia vào quá trình hấp thụ cưỡng
bức. Năng lượng dư thừa này gây quá trình dao động nội của hoạt chất laser và
kết quả là quá trình sinh nhiệt xẩy ra trong hoạt chất. Trong suốt quá trình hoạt
động, nhiệt độ thanh hoạt phụ thuộc vào thời gian. Việc nghiên cứu phân bố
nhiệt theo thời gian trong hoạt chất laser là vấn đề cần thiết trong công nghệ chế
tạo laser.
Từ lý do trên, trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp chúng tôi chọn đề tài:
“Khảo sát phân bố nhiệt độ theo thời gian trong hoạt chất laser rắn bơm
bằng chùm laser Gauss”.
2. Mục đích nghiên cứu
Thông qua việc nghiên cứu đề tài, chúng tôi khảo sát phân bố nhiệt dựa
trên phương trình truyền nhiệt phụ thuộc thời gian trong hoạt chất laser rắn.
Bằng phương đồ thị, luận văn sẽ dẫn ra hình ảnh phân bố nhiệt trong hoạt chất
tại những thời điểm khác nhau trong hoạt chất laser rắn.


m3
3. Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích trên chúng tôi xác định nhiệm vụ nghiên cứu như
sau:
- Tìm hiểu môi trường hoạt chất, buồng cộng hưởng và nguồn bơm của một
số loại laser rắn .
- Sử dụng phương trình truyền nhiệt phụ thuộc thời gian trong hoạt chất
laser rắn. Kết hợp các điều kiện biên và điều kiện ban đầu của bài toán dẫn ra
phương trình phân bố nhiệt độ xuyên tâm theo thời gian trong hoạt chất laser
rắn.
- Khảo sát phân bố nhiệt trong hoạt chất tại những thời điểm khác nhau
theo bán kính xuyên tâm trong hoạt chất laser rắn.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Sự phân bố nhiệt độ trong hoạt chất laser rắn tại những thời điểm khác
nhau theo bán kính xuyên tâm bơm bằng chùm laser Gauss.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
- Một số loại laser rắn và những ứng dụng của laser rắn trong thực tế.
- Mức độ tăng nhiệt, phân bố nhiệt trong hoạt chất laser rắn bơm bằng
chùm laser Gauss tại những thời điểm khác nhau ở laser rắn.
5. Phương pháp nghiên cứu
Để khảo sát phân bố nhiệt độ phụ thuộc thời gian trong hoạt chất laser rắn
chúng tôi xác định phương pháp nghiên cứu như sau:
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến một số loại laser rắn; Nghiên cứu
phân bố nhiệt theo thời gian trong hoạt chất laser rắn.
- Phương pháp đồ thị


m4
Sử dụng phương pháp đồ thị bằng phần mềm Maple để đánh giá mức độ
tăng nhiệt và dẫn ra hình ảnh phân bố nhiệt tại những thời điểm khác nhau trong

hoạt chất laser rắn.
6. Đóng góp của đề tài
- Về lý thuyết: cung cấp kiến thức tổng quan về laser rắn, cấu tạo của môi
trường hoạt chất, buồng cộng hưởng, nguồn bơm và ứng dụng của laser rắn.
- Xuất phát từ phương trình truyền nhiệt, bằng lời giải chi tiết dẫn ra
phương trình phân bố nhiệt độ xuyên tâm theo thời gian, từ đó định lượng mức
độ tăng nhiệt và dẫn ra hình ảnh phân bố nhiệt trong hoạt chất tại những thời
điểm khác nhau trong hoạt chất laser rắn.
7. Cấu trúc luận văn
Cấu trúc chính của luận văn bao gồm 2 chương:
Chương 1. Một số loại laser rắn
Nội dung chương 1 chúng tôi trình bày tổng quan về một số laser rắn: 1)
Laser Ruby, 2) Laser Ti: Sapphire, 3) Laser Nd:YAG, 4) Laser Yb:YAG và 5)
Laser Tm:Ho:YAG. Đối với mỗi loại laser, luận văn sẽ khái quát các đặc tính về
môi trường hoạt chất, về buồng cộng hưởng quang học và nguồn bơm sử dụng
cho laser.
Chương 2. Phân bố nhiệt độ theo thời gian trong hoạt chất laser rắn
Nội dung chương 2, từ phương trình truyền nhiệt theo thời gian trong hoạt
chất laser rắn chúng tôi dẫn ra phương trình phân bố nhiệt độ xuyên tâm theo
thời gian. Sử dụng phương pháp đồ thị bằng phần mềm Maple, chúng tôi khảo
sát phân bố nhiệt độ xuyên tâm ở những thời điểm khác nhau trong hoạt chất
laser rắn Ti:Sapphire.


m5
Chương 1
MỘT SỐ LOẠI LASER RẮN

1.1. Một số loại laser rắn
1.1.1. Laser Ruby

Laser Ruby là laser rắn sử dụng tinh thể Ruby làm môi trường hoạt chất, do
Maiman chế tạo đầu tiên vào năm 1960. Laser Ruby phát ra ánh sáng đỏ, độ bền
cơ học, độ bền hóa học cao và độ dẫn nhiệt tốt.
Về nguyên lý, máy phát quang laser Ruby được cấu tạo bởi ba bộ phận
chính: môi trường hoạt chất, buồng cộng hưởng và nguồn bơm.
Môi trường hoạt chất:
Hoạt chất của laser Ruby sử dụng tinh thể Ruby có màu hồng nhạt chứa
0,05% Cr3+ nồng độ khoảng 1,6.1019 ion/cm3. Với nồng độ ion Cr3+ này ở xa
nhau và tương tác giữa chúng có thể bỏ qua, còn tương tác chính trong mạng là
tương tác giữa ion Cr3+ với trường tinh thể [1].
Thanh Ruby chế tạo bằng cách nung chảy hỗn hợp gồm Al 2O3 với một
lượng nhỏ Cr2O3 khoảng 0,05% khối lượng, trong đó một số ion Al 3+ đã được
thay bằng các ion Cr3+. Đơn tinh thể được kéo trong lửa oxy hidrô ở nhiệt độ lớn
hơn 20000C. Sau đó cắt gọt cẩn thận vì cấu trúc mode trong buồng cộng hưởng
rất nhiều vào quãng đường quang học và sự thay đổi của thanh Ruby. Để đạt độ
đồng nhất quang học cao, nhiệt độ của miền tinh thể cần được duy trì với độ
chính xác rất cao, khoảng 1/10 độ. Thanh Ruby thường có dạng hình trụ dài
khoảng 100÷300mm, đường kính tới 30÷50mm [1].
Kích thước của thanh Ruby thường là l = 75÷80mm, d = 6÷8mm, hoặc
l=120÷130mm, d = 8÷15mm và l= 240÷250mm, d = 12÷20mm. Những thanh
này phù hợp với kích thước của những đèn bơm xung, có độ dài phóng điện
l=80mm, hoặc l=120÷150mm và 250mm. Mặt cắt hai đầu thanh phải được cắt


m6
rất song song và phải có mặt cắt định hướng với quang trục của tinh thể một góc
nhất định, thường là 600 hay 900. Thanh Ruby có độ phẩm chất cao tức là các
tâm hoạt chất đều, chiết suất đều, chịu nhiệt và có tỉ lệ pha cấy ion Cr3+ tối ưu.
Môi trường hoạt chất của laser Ruby là Ruby trong đó chất nền là Al 2O3,
tâm hoạt chất phát ra laser là ion Cr3+.

Buồng cộng hưởng:
Buồng cộng hưởng của laser Ruby sử dụng buồng cộng hưởng quang học
được chế tạo ở hai dạng:
Dạng 1: buồng cộng hưởng gồm 2 gương phẳng ở 2 đầu, 1 gương làm
nhiệm vụ phản xạ ánh sáng toàn phần, còn gương kia vừa phản xạ một phần
(50%) ánh sáng truyền tới nó, vừa cho một phần ánh sáng truyền qua. Buồng
cộng hưởng này khó chỉnh sửa và nó gọi là buồng cộng hưởng quang học hở.
Dạng 2: để tạo buồng cộng hưởng ở hai đầu của thanh Ruby, phải mài nhẵn
ở hai đầu của thanh, trong đó một đầu phủ bạc làm gương phản xạ toàn phần,
một đầu phủ bạc mỏng làm gương phản xạ một phần (50%). Buồng cộng hưởng
này tiện lợi, tuy nhiên gương cũng dễ bị đốt nóng trực tiếp bởi bức xạ laser và
khó làm lạnh. Buồng cộng hưởng này gọi là buồng cộng hưởng kín.
Các gương được bố trí sao cho ánh sáng đi lui, đi tới nhiều lần để làm
tăng khả năng có được phát xạ kích thích nhưng mà không làm lệch. Nên đòi
hỏi hai gương phải rất song song một cách tuyệt đối và độ chính xác có độ sai
số dưới 1µm.
Để tăng công suất của buồng cộng hưởng, cần sử dụng chế độ điều biến độ
phẩm chất buồng cộng hưởng. Sử dụng được phương pháp này vì thời gian sống
của mức laser trên khá dài. Do đó việc dùng van điện cơ, điện quang, từ quang
và quang hóa để ngắt ánh sáng. Trong thời gian xung bơm tác dụng nếu độ
phẩm chất của buồng cộng hưởng kém (van đóng) thì tạo được hiệu độ tích lũy
cao hơn giá trị ngưỡng nhưng không thể phát ra laser trước khi hoạt chất được
bơm đầy. Lúc này độ phẩm chất Q của buồng cộng hưởng có giá trị nhỏ nhất


m
7
(mất mát lớn).
Khi mở van đột ngột thì độ phẩm chất Q của buồng cộng hưởng tăng lên
đột biến, các nguyên tử ở trạng thái kích thích chuyển nhanh xuống mức có năng

lượng thấp hơn, hiệu độ tích lũy giảm rất nhanh và cho thoát ra một năng lượng
phát lớn dưới một xung có thời gian rất ngắn (10 -7÷10-9s), đó là một xung cực
lớn với công suất rất cao (10÷1000MW). Một cách tương đối có thể xem bề
rộng phổ của laser Ruby lớn, lúc đó có thể tạo ra xung laser ngắn khoảng
5÷10ps bằng chế độ khóa mode. Cả hai phương pháp chủ động và bị động đều
có thể sử dụng cho chế độ điều biến độ phẩm chất và khóa mode. Khi laser hoạt
động cả ở mode ngang và mode dọc thì sự hấp thụ bão hòa diễn ra chậm trong
chế độ điều biến độ phẩm chất. Nhưng khi kết hợp đồng thời hai chế độ điều
biến và khóa mode thì quá trình hấp thụ bão hòa diễn ra nhanh. Khi sử dụng
khóa mode thì công suất có thể lên đến vài gigawatt, sử dụng điều biến thì công
suất có thể lên đến vài chục megawatt [1].
Nguồn bơm:
Nguồn bơm sử dụng trong laser Ruby là nguồn bơm quang học, đó là các
đèn xenon. Gồm 2 dạng:
Đèn bơm hình xoắn: đèn xoắn quanh thanh hoạt chất, hai đầu của đèn được
nối với nguồn điện. Hiệu xuất của Laser dùng đèn bơm này không cao.
Đèn bơm dạng elip: đèn bơm và thanh hoạt chất đặt song song tại hai tiêu
điểm của hình elip. Ánh sáng xuất phát từ đèn phản xạ từ thành elip sẽ tập trung
hầu như toàn bộ ánh sáng vào thanh Ruby. Nếu phối hợp hai vỏ elip kép ta sẽ có
bốn đèn bơm đồng thời, lúc này thanh Ruby được đặt ở tâm đối xứng. Hiệu suất
của Laser có đèn bơm dạng này có hiệu suất cao hơn đèn bơm hình xoắn.
Đèn xenon phát cả hai chế độ xung và liên tục. Đèn dùng để bơm thì phát ở
chế độ xung, nó bức xạ mạnh trong vùng 400÷500nm. Thông thường cần dùng
những loại đèn xenon có áp suất khoảng 500Torr, đường kính đèn khoảng
5÷10mm, chiều dài khoảng 5÷20cm. Để bơm cho laser Ruby hoạt động, cần


m8
điều chỉnh công suất của đèn phù hợp với chiều dài và thể tích của thanh hoạt
chất. Sau khi bơm khoảng 0,51µs thì laser hoạt động. Laser Ruby có thể phát

liên tục khi dùng đèn thủy ngân áp suất cao để bơm ngang hoặc dùng Laser
Argon để bơm ngang [8].
1.1.2. Laser Ti:Sapphire
Laser Ti:Sapphire là laser rắn sử dụng tinh thể Sapphire làm môi trường
hoạt chất. Phát ra ánh sáng màu xanh và ánh sáng trong vùng hồng ngoại gần
với bước sóng trong khoảng 650÷1100nm.
Laser Ti:Sapphire được sử dụng rộng rãi, có thể điều hưởng bước sóng trên
một vùng rộng để phát xung laser cực ngắn (femto giây) bằng phương pháp
khóa mode. Laser Ti:Sapphire là vật liệu hàng đầu trong công nghệ khóa mode
để tạo xung cực ngắn.
Về nguyên lý, máy phát quang laser Ti:sapphire được cấu tạo bởi ba bộ
phận chính: môi trường hoạt chất, buồng cộng hưởng và nguồn bơm.
Môi trường hoạt chất:
Sapphire là hợp chất của Al2O3 và ion Ti3+ nên môi trường hoạt chất của
laser Ti:Sapphire cũng có những tính chất riêng của hợp chất này. Hợp chất
Al2O3 có tính dẫn nhiệt tốt, có thể giảm nhiệt độ nhanh ngay cả với laser có công
suất cao và cường độ lớn. Ion Ti3+ có độ rộng phổ hấp thụ lớn nên phát ra laser
có độ rộng phổ lớn, đó là một cơ sở để điều khiển laser Ti:Sapphire phát xung
cực ngắn (cỡ femto giây) [1, 5, 6].
Tinh thể Ti:Sapphire được chế tạo bằng cách nung nóng chảy hỗn hợp
Ti2O3 với Al2O3. Nồng độ ion Ti3+ trong mạng chiếm khoảng 0,1÷0,5% khối
lượng. Ion Ti3+ chiếm chỗ của ion Al3+ nên nó ở trung tâm của hình bát diện và
liên kết cộng hóa trị với 6 ion âm O2- xung quanh. Nồng độ ion Ti3+ trong mạng
tinh thể khoảng 3,3.1019 ion/cm3. Trạng thái điện tử cơ bản của ion Ti3+ được
tách thành hai mức điện tử dao động, hai mức này liên kết mạnh với các mode
dao động của mạng gây nên sự mở rộng đồng nhất mạnh. Thông thường những


m9
thanh hoạt chất có đường kính cỡ 35÷45mm, chiều dài khoảng 80÷180mm.

Trong laser Ti:Sapphire có nhôm ôxit đóng vai trò là chất nền, ion Ti 3+ là tâm
hoạt chất phát ra laser.
Buồng cộng hưởng:
Buồng cộng hưởng của laser Ti:Sapphire là buồng cộng hưởng quang học,
thường được chế tạo ở hai dạng:
- Dạng 1: buồng cộng hưởng quang học hở.
- Dạng 2: buồng cộng hưởng kín.
Laser Ti: Sapphire được sử dụng dưới dạng xung laser cực ngắn là chủ yếu
nên buồng cộng hưởng cũng được thay đổi. Để tạo ra xung cực ngắn thì có hai
phương pháp: điều biến độ phẩm chất và khóa mode.
Ở chế độ khóa mode đòi hỏi buồng cộng hưởng phải đủ dài, để không tăng
kích thước laser thì người ta chế tạo buồng cộng hưởng gấp. Hoạt động của
buồng cộng hưởng gấp ngoài mục đích tăng quãng đường đi của photon còn làm
chùm photon đơn sắc, tập trung cường độ tại một điểm. Do đó, trong buồng
cộng hưởng ngoài gương phản xạ toàn phần, gương phản xạ một phần cần phải
đưa thêm lăng kính và khe chắn sáng vào. Có rất nhiều mô hình buồng cộng
hưởng gấp, sau đây là một số mô hình buồng cộng hưởng gấp[1, 5, 6]:
- Loại 1: buồng cộng hưởng có 4 gương (M1, M2, M3, M4). Các gương phản
xạ toàn phần là M1, M2, M4. Gương M3 phản xạ một phần. Khi photon phát ra
thì bị phản xạ nhiều lần trong buồng cộng hưởng này và bị khuếch đại lên, khi
đạt giá trị ngưỡng thì laser phát ra ở M3. Ngoài ra, buồng cộng hưởng còn bố trí
thêm hai lăng kính P1 và P2 để tán sắc ánh sáng, sau lăng kính P2 ta đặt một khe
sáng S để lọc ra bước sóng cần thiết. Trong buồng cộng hưởng còn có đặt thấu
kính F để tập trung bức xạ bơm. Với hệ thống buồng cộng hưởng này, thu được
xung laser có tính đơn sắc cao, công suất lớn và tập trung tại một điểm.


m
10

Hình 1.1. Buồng cộng hưởng có 4 gương

- Loại 2: buồng cộng hưởng có 6 gương (M1, M2, M3, M4, M5, M6). Trong
đó M1, M2, M3, M4, M5 là gương phản xạ toàn phần. Gương M6 là gương phản
xạ một phần. Ngoài ra trong buồng cộng hưởng còn bố trí thêm hai lăng kính P1,
P2 để tán sắc ánh sáng và khe sáng S lọc ra ánh sáng đơn sắc. Photon phát ra lần
lượt phản xạ trên các gương.

Hình 1.2. Buồng cộng hưởng có 6 gương

- Loại 3: Buồng cộng hưởng có 9 gương M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8,
M9. Loại này có thể phát ra xung tương ứng với 20 fs, 50 fs, và 100 fs. Gương
M1, M2, M3, M4, M5 và M7 là gương phản xạ toàn phần lớn hơn 99,5%. Gương
M6 là gương phản xạ một phần. Gương M8, M9 để tập trung bức xạ bơm tới thấu
kính F. Thấu kính F có tiêu cự là 100mm. Ngoài ra, buồng cộng hưởng đưa thêm
hai lăng kính P1, P2 và khe sáng S để tán xạ ánh sáng và lọc bước sóng khi khe S
đặt gần M4. Nếu khe S đặt gần M6 có tác dụng ổn định hoạt động cho xung laser.
Gương M7 được sử dụng trong quá trình liên kết với gương M2 [1, 5, 6].


11
m

Hình 1.3. Buồng cộng hưởng có 9 gương

Nguồn bơm:
Để bơm cho laser Ti:Sapphire phải dùng nguồn sáng có bước sóng nằm
trong khoảng 514÷532nm. Thông thường để bơm cho laser Ti:Sapphire, cần sử
dụng laser Argon 514,5nm để cho laser Ti:Sapphire phát liên tục. Và laser
Nd:YAG, Nd:YLF, Nd:YVO 527÷532nm nhân tần để bơm cho laser

Ti:Sapphire phát xung. Ở nhiệt độ thấp cũng có thể dùng đèn quang học để bơm
nhưng đèn phải mạnh, sử dụng đèn này thì tiết kiệm được chi phí. Đèn Argon
phát liên tục là nguồn bơm phù hợp, có công suất cao (lớn hơn 1W), độ rộng
phổ có thể điều chỉnh ngoài khoảng 700÷1000nm.
1.1.3. Laser dùng nguyên tố đất hiếm
1.1.3.1. Laser Nd:YAG
Laser Nd:YAG là laser rắn sử dụng thể pha lê Yttrium Aluminum Garnet
được phủ nguyên tố hiếm Neodymi của vỏ trái đất để làm môi trường hoạt chất,
phát bước sóng 1064nm thuộc phổ hồng ngoại gần. Laser Nd:YAG có sức
xuyên sâu trên 1mm. Laser Nd:YAG có các chế độ làm việc như liên tục, xung
đơn, xung chuỗi, xung cực ngắn (cỡ 5ps). Nó có thể phát liên tục tới 100W hoặc
phát xung với tần số 1000÷10000Hz. Laser Nd:YAG được ứng dụng nhiều nhất
hiện nay trong rất nhiều lĩnh vực.
Về nguyên lý, máy phát quang Laser Nd:YAG được cấu tạo bởi ba bộ phận
chính: môi trường hoạt chất, buồng cộng hưởng và nguồn bơm.


m
12
Môi trường hoạt chất:
Môi trường hoạt chất của laser Nd:YAG là tinh thể Yttrium Aluminium
Garnet Y3Al5O12, trong đó một số ion Y3+ được thay thế bởi ion Nd3+. Tinh thể
Y3Al5O12 đóng vai trò là chất nền, ion Nd3+ đóng vai trò là tâm hoạt chất phát ra
laser. Dùng Y3Al5O12 làm chất nền vì phổ huỳnh quang của Y3Al5O12 chứa vùng
bước sóng của ion Nd3+. Nồng độ ion Nd3+ pha vào chiếm khoảng 0,5% đến 2%.
Thông thường thanh Nd:YAG chế tạo có đường kính khoảng từ 3÷6mm và chiều
dài khoảng 5÷15cm. Số ion Nd3+ trên một đơn vị khối lượng là 1,38.1020/cm3.
Thanh Nd:YAG được chế tạo với nhiều hình dạng khác nhau: hình trụ tròn,
hình trụ chữ nhật, hoặc hình trụ chữ nhật một đầu có cắt chóp nhọn.
Buồng cộng hưởng:

Buồng cộng hưởng của laser Nd:YAG cũng giống với buồng cộng hưởng
của laser rắn khác là buồng cộng hưởng quang học.
Nguồn bơm:
Phổ hấp thụ của ion Nd3+ nằm trong khoảng lân cận 0,7µmđến 0,9µm nên
đèn quang học Krypton hoặc Xenon và laser bán dẫn AlGaAs là nguồn bơm
thích hợp nhất.
Khi sử dụng đèn quang học để bơm, áp suất bên trong đèn phải phù hợp với
quá trình phát laser. Với đèn Xenon thì áp suất của đèn khảng 500Torr đến
1500Torr, với đèn Kryton thì áp suất đèn khoảng 4atm đến 6atm. Khi sử dụng
đèn Xenon để bơm thì phải đưa thêm ion Cr3+ vào mạng tinh thể Yttrium
Aluminium Garnet làm chất nhạy hóa, vì ion Cr3+ có dải hấp thụ trùng với phổ
bức xạ của đèn Xenon. Việc này chỉ tăng được hiệu quả bơm khi laser hoạt động
ở chế độ liên tục. Đèn Kryton có thể sử dụng để bơm ở cả hai chế độ xung và
liên tục. Độ chênh lệch công suất bơm liên tục và xung khoảng 3%, trung bình
năng lượng phát của đèn khoảng một vài kW (1÷3kW).
Nguồn bơm thứ hai là dùng laser bán dẫn để bơm. Nếu bơm dọc và bơm
liên tục thì dùng đèn ở công suất gần 15W, nếu bơm ngang và bơm liên tục thì


13
m
dùng ở công suất trên 100W. Hiệu suất bơm bằng laser bán dẫn cao hơn đèn
quang học, có thể hơn 10% [1, 5, 6].
1.1.3.2. Laser Yb:YAG
Laser Yb:YAG là laser rắn sử dụng thể pha lê Yttrium Aluminum Garnet
được phủ nguyên tố hiếm Ytecbi để làm môi trường hoạt chất, phát bước sóng
1030nm thuộc phổ hồng ngoại gần.
Về nguyên lý, máy phát quang laser Yb:YAG được cấu tạo bởi ba bộ phận
chính: môi trường hoạt chất, buồng cộng hưởng và nguồn bơm.
Môi trường hoạt chất:

Môi trường hoạt chất của laser Yb:YAG là tinh thể Yttrium Aluminium
Garnet Y3Al5O12, trong đó một số ion Y3+ được thay thế bởi ion Yb3+. Tinh thể
Y3Al5O12 đóng vai trò là chất nền, ion Yb3+ đóng vai trò là tâm hoạt chất phát ra
laser. Dùng Y3Al5O12 làm chất nền vì phổ huỳnh quang của Y3Al5O12 chứa vùng
bước sóng của Yb3+. Nồng độ ion Yb3+ pha vào chiếm khoảng 6,5%, rất lớn so
với laser rắn khác sử dụng chất nền là YAG. Số ion Yb 3+ trên một đơn vị khối
lượng là 8,97.1020/cm3. Nồng độ ion Yb3+ rất lớn nên ta không thể bỏ qua tương
tác giữa các ion Yb3+, vậy các ion Yb3+ ngoài tương tác với nhau chúng còn chịu
tác dụng của trường tinh thể chất nền [1, 5, 6].
Buồng cộng hưởng:
Buồng cộng hưởng của laser Yb:YAG cũng giống với buồng cộng hưởng
của laser rắn khác là buồng cộng hưởng quang học.
Nguồn bơm:
Laser Yb:YAG hoạt động ở sơ đồ 3 mức năng lượng. Để laser này hoạt
động thì cần bơm ở hai bước sóng 968nm và 941nm. Vạch 941nm thường được
ưu tiên để bơm bằng diode vì nó có cường độ lớn. Dùng laser GaAs hoặc laser
InGaAs để bơm dọc tại bước sóng 943nm rất tốt, cũng có thể bơm bằng laser
Ti:Sapphire. Hiệu suất quang rất cao gần 60% do hiệu suất bơm lượng tử cao


14
14
m
91,5%.

Sơ đồ 1.1. Các mức năng lượng của laser Laser Yb:YAG

1.2. Laser Tm:Ho:YAG
Laser Tm:Ho:YAG là laser rắn sử dụng thể pha lê Yttrium Aluminum
Garnet được phủ nguyên tố hiếm Tm và Ho làm môi trường hoạt chất [1, 5, 6].

Về nguyên lý, máy phát quang laser Tm:Ho:YAG được cấu tạo bởi ba bộ
phận chính: môi trường hoạt chất, buồng cộng hưởng và nguồn bơm.
Môi trường hoạt chất:
Môi trường hoạt chất của laser Tm:Ho:YAG là môi trường phải pha thêm
vào chất nền là 2 chất làm tâm phát laser đó là ion Tm3+ và ion Ho3+. Ngoài ra
tinh thể YAG có một số ion Al3+ được thay thế bởi ion Cr3+. Khi pha tạp tâm
hoạt chất vào thì cả hai ion Tm3+ và ion Ho3+ chiếm vị trí của Y3+ trong mạng
tinh thể. Nồng độ của ion Tm3+ rất cao từ 4÷10 %, trong khi đó nồng độ của ion
Ho3+ nhỏ. Nồng độ ion Tm3+ khoảng 8.1020 ion/cm3, của ion Ho3+ khoảng
0,5.1020 ion/cm3.
Buồng cộng hưởng:
Buồng cộng hưởng của laser Tm:Ho:YAG cũng giống với buồng cộng
hưởng của laser rắn khác là buồng cộng hưởng quang học.

Nguồn bơm:


15
m
Với laser Tm:Ho:YAG, tùy vào quá trình bơm laser sẽ hoạt động khác
nhau:
Khi bơm bằng đèn chớp, Cr3+ nhận được năng lượng bơm, nó dịch chuyển
của ion Cr3+ từ và, sau đó ưu tiên dịch chuyển không bức xạ xuống mức 3F4 của
ion Tm3+ do tương tác giữa các ion với nhau. Khi bơm liên tục bởi đèn diode,
mức 3F4 của ion Tm3+ được bơm trực tiếp bởi laser bán dẫn AlGaAs tại bước
sóng 785 nm, khi đó việc pha tạp ion Cr3+ không cần thiết.
Khi bơm cả đèn chớp và đèn diode, do quá trình phục với các ion bên cạnh
thì

mức

kích

thích

3

F4

Tm( 3 F4 )  Tm( 3 H 6 )  2Tm( 3 H 4 ) .

của

ion

Tm3+

dịch

chuyển

dưới

dạng

Quá trình biến đổi này làm cho một ion Tm3+ bị

kích thích ở trạng thái 3F4 thành 2 ion bị kích thích, các ion này ở trạng thái 3H4
bên cạnh. Khi nồng độ của Tm cao thì quá trình hồi phục này chiếm ưu thế hơn,
quá trình bức xạ về trạng thái 3F4 giảm, do tổng hiệu suất lượng tử gần như cố

định trong không gian cư trú của các ion Tm bịch kích thích, do tương tác giữa
các ion với nhau, nên xuất hiện mức năng lượng kích thích giữa hai ion Tm va
Ho rất gần nhau. Hạt dịch chuyển đến mức 5I7 của Ho sau đó ion Ho3+ phát ra
laser khi chuyển từ

5

I 7  5 I8 .

Thực tế, laser xuất hiện giữa các mức con nhỏ nhất

của 5I7 (mức này có hiệu năng lượng với mức cơ bản là gần 462 cm-1) với mức
8

I5 phát ra bước sóng 2,08 µm. Khi không pha tạp Ho, thì trong tinh thể có sự

dịch chuyển của Tm từ

3

H 4  3H 6

phát ra bước sóng 2,02 µm.

Khi bơm bằng đèn chớp, môi trường hoạt chất là một thanh có kích thước
giống như của thanh Er:YAG và Nd:YAG (với đường kính là 6mm thì thanh có
chiều dài 7,5mm).
Các thông số đặc trưng của laser này là phát với năng lượng 1J trong một
khoảng thời gian xung là 200 µs, hiệu suất 4%, áp suất dưới 10 Hz. Khi bơm
bằng diode, thường sử dụng phương pháp bơm dọc làm cho ion Tm3+ hấp thụ

mạnh bước sóng bơm. Môi trường hoạt chất phải được làm lạnh ở nhiệt độ thấp
trong khoảng -400C  -100C để làm giảm bớt mật độ cư trú của mức laser dưới.


16
16
m
Laser Tm:Ho:YAG có nhiều ứng dụng thú vị trong lĩnh vực sinh học, vì
các lớp mô hấp thụ mạnh quanh bước sóng 2 µm.
1.3. Ứng dụng của laser rắn
Laser được phát minh năm 1960, đến nay laser trở nên rất phổ biến, nó
mang lại cho con người rất nhiều lợi ích. Đối với mỗi loại laser sẽ có một công
suất nhất định thì nó được ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Laser rắn vừa
có công suất nhỏ vừa có công suất lớn nên nó được ứng dụng rất rộng rãi. Laser
rắn có kích thước tương đối gọn nhẹ nên được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực
khác nhau như trong nông nghiệp, công nghiệp, hàng không, hàng hải, thông tin
liên lạc vô tuyến, gia công vật liệu, quân sự, y học và các thành tựu khác. Các
ứng dụng của laser được thể hiện qua các lĩnh vực trong cuộc sống như sau:
Dùng trong thông tin liên lạc:
Laser có tính chất là độ đơn sắc cao, định hướng và tính kết hợp cao nên
laser rắn được sử dụng rộng rãi và nhanh nhất trong ngành thông tin liên lạc vô
tuyến như vô tuyến định vị, liên lạc vệ tinh, điều khiển tàu vũ trụ, tên lửa, …
Tia laser có tính chất là mang năng lượng lớn nên nó có thể đi xa hơn các
sóng vô tuyến. Sử dụng tia laser thì giảm được hàng tỷ lần năng lượng cần dùng.
Khi sử dụng các bước sóng thích hợp thì có thể truyền tin trong các môi
trường khác nhau như trong sương mù, dưới đáy biển…
Laser có tính kết hợp và cường độ cao nên tia laser rắn được dùng trong
truyền tin bằng cáp quang.
Dùng trong gia công vật liệu:
Dựa vào tính chất tia laser có năng lượng, cường độ đủ lớn và tập trung vào

một điểm. Các loại laser rắn được sử dụng trong gia công vật liệu như laser
Nd:YAG. Trong lĩnh vực gia công kim loại thường dùng laser rắn vì công suất
chùm tia tương đối lớn và có kết cấu thuận tiện. Laser rất thích hợp cho việc gia
công các vật liệu mà các phương pháp gia công truyền thống khó hoặc không
thể gia công được như các hợp kim chịu nhiệt có độ bền cao, một số vật liệu
composite cốt sợi, stelit và gốm. Trong gia công vật liệu, việc sử dụng laser rắn
để bóc vật liệu, cắt, khắc và hàn kim loại được thể hiện dưới đây [7, 9, 10]:


17
m
Cơ chế bóc vật liệu:
Chùm tia laser được bề mặt chi tiết hấp thụ, vì thế bề mặt chi tiết tại chỗ có
chùm tia laser được nung nóng. Quá trình gia công bằng tia laser rất phức tạp,
tùy thuộc vào sự phân tán và mất mát do phản xạ của chùm tia trên bề mặt chi
tiết. Sự truyền nhiệt vào bên trong chi tiết gây nên sự chuyển biến pha, chảy
hoặc bốc hơi.

Hình 1.4. Cơ chế bóc vật liệu

Tùy thuộc vào mật độ năng lượng và thời gian tác động của chùm tia, mà
cơ chế của quá trình là từ việc hấp thu nhiệt và truyền nhiệt cho đến nóng chảy
rồi bốc hơi vật liệu. Chùm tia laser với mật độ cao thường gây nên lớp plasma
trên bề mặt của vật liệu. Hạn chế của nó sẽ làm giảm hiệu suất của quá trình gia
công do làm giảm sự hấp thu và sự tập trung nhiệt trên bề mặt chi tiết.
Quá trình gia công xảy ra khi mật độ năng lượng chùm tia lớn hơn phần
mất mát do dẫn nhiệt, đối lưu và phát xạ. Lượng phát xạ phải thâm nhập vào bên
trong vật liệu. Tùy thuộc vào mức độ phản xạ, hấp thụ chùm tia và dẫn nhiệt sẽ
làm cho mức độ nóng chảy và bốc hơi vật liệu khác nhau. Do đó, các yếu tố nói
trên ảnh hưởng đến tốc độ bóc vật liệu. Mức độ phản xạ phụ thuộc vào bước

sóng, tính chất của vật liệu và độ bóng bề mặt chi tiết gia công, mức độ oxy hóa
vật liệu cũng như nhiệt độ. Phần chùm tia không bị phản xạ sẽ được hấp thụ vào
chi tiết và làm nóng chảy hoặc bốc hơi vật liệu.
Cắt và khắc kim loại:
Hiệu quả của laser đối với các ứng dụng trong khoa học, công nghiệp, kinh


18
m
doanh nằm ở tính đồng pha, đồng màu và khả năng đạt được cường độ sáng cực
kì cao hay sự hợp nhất của các yếu tố trên. Ví dụ, sự đồng pha của tia laser cho
phép nó hội tụ tại một điểm có kích thước nhỏ. Điều kiện cho phép laser với
công suất nhỏ vẫn có thể tập trung cường độ sáng cao và dùng để cắt, đốt và có
thể làm bốc hơi vật liệu trong kỹ thuật cắt bằng laser.
Ví dụ, laser Nd:YAG, sau quá trình nhân tần, phóng ra tia sáng xanh tại
bước sóng 523nm với công suất 10W có khả năng đạt đến cường độ sáng hàng
triệu Watt trên một centimet vuông. Trong thực tế, thì sự tập trung hoàn toàn của
tia laser trong giới hạn nhiễu xạ là rất khó. Khi dùng laser Nd:YAG thì thao tác
với các chi tiết nhỏ trên những phần vật liệu nhỏ rất thuận tiện. Cắt tốt các vật
liệu có hệ số phản xạ cao, như hợp kim của đồng hay hợp kim của bạc. Nếu sử
dụng sợi cáp quang thì sẽ di chuyển mũi cắt một cách dễ dàng.
Khi sử dụng laser để cắt, laser cắt được hầu hết các loại vật liệu, cả các vật
liệu có từ tính cũng như không có từ tính. Rãnh cắt sắc cạnh, có độ chính xác
cao. Có thể cắt theo đường thẳng hay đường cong bất kỳ. Không biến dạng cơ
học và biến dạng nhiệt ít. Tốc độ cắt nhanh dễ dàng áp dụng vào tự động hoá
nâng cao năng suất. Không gây tiếng ồn và không gây ô nhiễm môi trường làm
việc bởi bụi.
Tương tự như cắt kim loại laser rắn còn được sử dụng để khắc lên kim loại.
Khắc bằng laser cho phép độ chính xác, tinh vi cao hơn dùng phương pháp khác.
Hàn kim loại:

Sử dụng chùm laser để làm nóng chảy hai phần tiếp xúc nhau để kết dính
với nhau. Hàn bằng tia laser được áp dụng phổ biến trong công nghệ chế tạo vi
mạch. Nhờ phương pháp này có thể nối các đầu nối với tấm mạch in. Hàn bằng
tia laser còn được áp dụng trong công nghệ làm kín vỏ trong các mạch tích hợp.
Mỗi loại vật liệu có khả năng hàn bằng tia laser khác nhau. Sự chuyển năng
lượng laser được chuyển thành nhiệt khiến cho kim loại phải trải qua một sự
thay đổi pha từ rắn sang lỏng và khi năng lượng đó không còn nữa, kim loại trở
về trạng thái rắn. Quá trình hàn chảy kim loại này được dùng để tạo ra mối hàn


m
19
điểm hay lớp hàn liên tục. Chiều sâu ở kim loại khi hàn bằng tia laser khá nhỏ vì
nó phụ thuộc vào tốc độ truyền nhiệt từ năng lượng trên bề mặt chi tiết.
Khi sử dụng laser để hàn thì mối hàn không bị bẩn, độ tập trung năng lượng
cao hàng chục kW vào một điểm có kích thước 0,2÷0,3mm, miền truyền nhiệt
nhỏ, sự giảm nhiệt độ nhanh. Giảm sự biến tính vật liệu do nhiệt trong quá trình
hàn.
Dùng trong quân sự:
Ngày nay, tuy laser rắn chưa được sử dụng phổ biến trong quân sự, thế
nhưng tia laser rắn còn được dùng làm vũ khí để tiêu diệt đối phương. Vũ khí
laser chia làm hai loại: vũ khí laser công suất thấp làm loá mắt đối phương. Vũ
khí laser năng lượng cao dùng chùm tia laser cực mạnh chiếu đến một điểm trên
mục tiêu, dừng lại một thời gian ngắn để vật liệu chảy ra hoặc khí hoá. Chùm tia
laser mạnh có thể phá huỷ đường dây điện, gây cháy thùng nguyên liệu trong
máy bay, gây nổ đạn đạo. Vũ khí laser lắp đặt trên vệ tinh có thể bắn hạ tên lửa
đạn đạo và vệ tinh đối phương.
Laser rắn dùng để đo khoảng cách các mục tiêu quân sự, biết được thời
gian đi và về của tia sáng ta dễ dàng tính ra được khoảng cách. 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 [9,
10].
Bom có lắp thiết bị dẫn đường bằng laser và đuôi có lắp hệ thống lái điều
khiển 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.
Dùng trong y học:
Người ta sử dụng các laser nhiệt để phẫu thuật như dao mổ bằng tia sáng
laser. Dựa vào tính chất đặc biệt của tia laser rắn như tính định hướng, kết hợp,