“เลเซอร์” เป็นแสงที่มีคุณสมบัติพิเศษเฉพาะตัว โดยมี ความยาวคลื่น ที่แน่นอน และมีความเป็นระเบียบสูง ความยาวคลื่นของเลเซอร์แต่ละประเภทจะถูกกำหนดโดยวัสดุที่ใช้ในการผลิต และกระบวนการกระตุ้นอะตอม โดยทั่วไปนั้นเลเซอร์จะมีความยาวคลื่นครอบคลุมตั้งแต่ย่านอัลตราไวโอเลตไปจนถึงอินฟราเรด ในบทความนี้จะอธิบายแต่ละคลื่นความยาว พร้อมคุณสมบัติต่างๆ ที่เลเซอร์ทำได้
ความยาวคลื่นในเครื่องเลเซอร์คืออะไร
ความยาวคลื่น (Wavelength) คือระยะทางระหว่างจุดที่คลื่นมีลักษณะเหมือนกันซ้ำๆ เช่น ระยะระหว่างยอดคลื่นสองยอดที่อยู่ติดกัน ความยาวคลื่นนั้น มักวัดในหน่วยนาโนเมตร (nm) ความยาวคลื่นจะเป็นตัวกำหนดสี และคุณสมบัติสำคัญของแสงเลเซอร์ เช่น ความสามารถในการทะลุผ่านวัสดุ และการถูกดูดกลืนโดยวัตถุต่างๆ เป็นต้น
ในทางฟิสิกส์ ความยาวคลื่นจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความถี่ และพลังงานของแสง โดยความยาวคลื่นจะแปรผกผันกับความถี่ ตามสมการ λ = c/f โดย λ คือความยาวคลื่น, c คือความเร็วแสง และ f คือความถี่ นั่นหมายความว่า ยิ่งความยาวคลื่นน้อย พลังงานของแสงจะยิ่งสูงนั่นเอง
คุณสมบัติสำคัญของความยาวคลื่นในเครื่องเลเซอร์
1. การกระเจิงของแสง
ความยาวคลื่นมีผลโดยตรงต่อการกระเจิงของแสงเมื่อกระทบวัตถุ
- แสงที่มีความยาวคลื่นสั้นจะเกิดการกระเจิงมากกว่า
- การกระเจิงแบบเรย์ลี (Rayleigh scattering) แปรผกผันกับความยาวคลื่นยกกำลังสี่
2. ความสามารถในการโฟกัส
ความยาวคลื่นส่งผลต่อขนาดจุดโฟกัสที่เล็กที่สุดที่เป็นไปได้
- ความยาวคลื่นสั้นสามารถโฟกัสเป็นจุดที่เล็กกว่า
- ขนาดจุดโฟกัสต่ำสุดแปรผันตรงกับความยาวคลื่น
- คุณสมบัตินี้สำคัญมากในการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง
3. การดูดกลืนพลังงาน
ความยาวคลื่นสามารถได้กำหนดว่า วัสดุจะดูดกลืนพลังงานแสงได้มากน้อยเพียงใด
- วัสดุแต่ละชนิดจะมีช่วงการดูดกลืนที่เฉพาะเจาะจง
- การเลือกความยาวคลื่นที่เหมาะสมจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน
- มีความสำคัญในการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์ และอุตสาหกรรม
ชนิดของเลเซอร์ตามความยาวคลื่น
เลเซอร์อัลตราไวโอเลต (UV Laser)
เลเซอร์ประเภทนี้มีความยาวคลื่นต่ำกว่า 400 นาโนเมตร ด้วยคุณสมบัติพลังงานที่สูง จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น การผลิตวงจรรวม การแกะสลักความละเอียดสูง และการรักษาทางการแพทย์ นอกจากนี้ยังนิยมใช้ในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และการวิเคราะห์ทางเคมี
โดยเลเซอร์ประเภทนี้ สามารถนำมาใช้งานต่างๆ เช่น
- การผลิตวงจรรวม (Integrated Circuit)
- ใช้ในกระบวนการลิโธกราฟี (Lithography)
- สามารถสร้างลวดลายขนาดเล็กระดับนาโนเมตร
- ควบคุมความแม่นยำในการกัด และเคลือบชั้นวัสดุ
- การแกะสลักความละเอียดสูง
- เหมาะสำหรับงานไมโครแมชชีนนิ่ง
- สามารถสร้างโครงสร้างซับซ้อนระดับไมครอน
- ใช้ในการผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ และอิเล็กทรอนิกส์
- การรักษาทางการแพทย์
- การรักษาโรคผิวหนัง
- การผ่าตัดจอประสาทตา
- การรักษาทางทันตกรรม
เลเซอร์ที่มองเห็นได้ (Visible Laser)
เลเซอร์ในช่วงความยาวคลื่น 400-700 นาโนเมตรนี้ เป็นแสงที่มนุษย์สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า มีการประยุกต์ใช้งานอย่างแพร่หลาย เช่น เครื่องชี้เลเซอร์ หรือระบบการสื่อสารด้วยแสง ประเภทของเลเซอร์ที่มองเห็นได้ มีดังนี้
- เลเซอร์สีแดง (650 นาโนเมตร)
- ใช้ในเครื่องอ่านบาร์โค้ด
- เครื่องชี้เลเซอร์ทั่วไป
- อุปกรณ์วัดระยะ
- เลเซอร์สีเขียว (532 นาโนเมตร)
- งานสำรวจ และก่อสร้าง
- เครื่องฉายภาพโปรเจคเตอร์
เลเซอร์อินฟราเรด (IR Laser)
เลเซอร์ชนิดนี้มีความยาวคลื่นมากกว่า 700 นาโนเมตร แม้จะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แต่มีประโยชน์อย่างมากในงานอุตสาหกรรม การสื่อสารผ่านเส้นใยแก้วนำแสง และการรักษาทางการแพทย์ เนื่องจากสามารถทะลุผ่านวัสดุบางชนิดได้ดี และให้ความร้อนที่ควบคุมได้
การนำเลเซอร์อินฟราเรด มาใช้งานต่างๆ เช่น
- การตัด และเชื่อมวัสดุ
- ควบคุมความลึก และความเร็วในการตัดได้แม่นยำ
- ให้ความร้อนเฉพาะจุดโดยไม่กระทบพื้นที่ข้างเคียง
- เหมาะสำหรับวัสดุหลากหลายประเภท
- การสื่อสารผ่านเส้นใยแก้วนำแสง
- รองรับการส่งข้อมูลความเร็วสูง
- มีการสูญเสียสัญญาณต่ำ
- ครอบคลุมระยะทางไกล
- การรักษาทางการแพทย์
- การรักษาด้วยความร้อน (Thermal Therapy)
- การผ่าตัดเนื้อเยื่ออ่อน
- การกำจัดเซลล์มะเร็งแบบเฉพาะจุด
การเลือกใช้ความยาวคลื่นเลเซอร์
การเลือกใช้เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นเหมาะสม เป็นปัจจัยสำคัญในการประยุกต์ใช้งาน โดยต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น
- คุณสมบัติการดูดกลืนแสงของเป้าหมาย
- ความต้องการด้านความละเอียด และความแม่นยำ
- ข้อจำกัดด้านความปลอดภัย และการป้องกัน
- ต้นทุน และความคุ้มค่าในการใช้งาน
การเข้าใจคุณสมบัติของความยาวคลื่นเลเซอร์แต่ละประเภท จะช่วยให้สามารถเลือกใช้งานได้อย่างเหมาะสม และมีประสิทธิภาพสูงสุด
ตัวอย่างเครื่องเลเซอร์ทางความงาม
1. เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 Laser)
- ความยาวคลื่น: 10,600 นาโนเมตร
- คุณสมบัติ: เป็นเลเซอร์ประเภท IR ที่ให้ความร้อนสูง
- การใช้งาน:
- รักษารอยแผลเป็น
- ลดริ้วรอย
- กระชับรูขุมขน
- ปรับพื้นผิวหน้าให้เรียบเนียน
2. เลเซอร์ Nd:YAG
- ความยาวคลื่น: 1,064 นาโนเมตร
- คุณสมบัติ: ทะลุผ่านผิวหนังได้ลึก ดูดซับโดยเม็ดสีได้ดี
- การใช้งาน:
- กำจัดขน
- รักษาเส้นเลือดขอด
- ลดรอยสัก
- รักษาฝ้าและกระ
3. เลเซอร์ Diode
- ความยาวคลื่น: 800-980 นาโนเมตร
- คุณสมบัติ: เป็นเลเซอร์ช่วง IR ต้น ทำงานได้หลากหลาย
- การใช้งาน:
- กำจัดขน
- รักษาสิว
- ลดริ้วรอย
หากท่านใดต้องการศึกษาเครื่องเลเซอร์เพิ่มเติม >> สามารถเข้าไปอ่านต่อได้ที่นี่
สรุป
ความยาวคลื่นเลเซอร์ เป็นคุณสมบัติพื้นฐานที่สำคัญในการกำหนดการใช้งานของเลเซอร์แต่ละประเภท ตั้งแต่เลเซอร์อัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นต่ำ และพลังงานสูง เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำ เลเซอร์ที่มองเห็นได้ที่ใช้งานในชีวิตประจำวัน ไปจนถึงเลเซอร์อินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นสูง และสามารถทะลุผ่านวัสดุได้ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวงการแพทย์และความงาม ที่มีการพัฒนาเครื่องมือหลากหลายรูปแบบ เช่น CO2 Laser, Nd:YAG และ Diode Laser เพื่อตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกัน การเลือกใช้ความยาวคลื่นที่เหมาะสมจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่จะช่วยให้การรักษาหรือการใช้งานมีประสิทธิภาพสูงสุดและปลอดภัย
