Các ứng dụng của LASER

Chia sẻ: Trần Lê Kim Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

143
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

12-Dùng laser di chuyển xung sáng trong khí lạnh Người ta có thể điều khiển đường đi của xung sáng cũng như tần số của nó bằng 3 chùm laser, giữa các nguyên tử khí lạnh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Các ứng dụng của LASER

Các ứng dụng của LASER 12-Dùng laser di chuyển xung sáng trong khí lạnh Người ta có thể điều khiển đường đi của xung sáng cũng như tần số của nó bằng 3 chùm laser, giữa các nguyên tử khí lạnh. Kỹ thuật này sẽ được ứng dụng trong việc chế tạo các mạch quang điện, cũng như bộ nhớ của máy tính lượng tử. Nhóm khoa học của Marlan Scully, Đại học A&M, Texas (Mỹ), đã gắn 3 thiết bị phóng laser trong môi trường khí nitơ cực lạnh. Máy laser thứ nhất (còn gọi là máy phát tín hiệu) phóng ra một xung sáng vào môi trường khí nitơ. Sau đó, một thiết
bị khác, gọi là thiết bị giữ laser, phóng ra một tia, hãm xung sáng lại trong khí lạnh. Tiếp theo, một thiết bị phóng laser thứ 3 đẩy xung sáng tới một vị trí cách vị trí ban đầu 6 milimét. Như vậy, xung sáng này đã được giữ và "vận chuyển" giữa môi trường của các nguyên tử khí lạnh. Các nhà khoa học cho biết, trong thí nghiệm này, họ đã thay đổi tần số của xung sáng bằng cách thay đổi tần số của thiết bị giữ laser. Đây là lần đầu tiên người ta có thể giữ một xung sáng, điều chỉnh tần số và di chuyển nó giữa các nguyên tử khí lạnh. Về nguyên tắc, các nhà khoa học có thể mã hóa thông tin trong xung sáng để lưu giữ và sử dụng. Vì thế, thí nghiệm lần này là một bước tiến mới trên đường tìm kiếm bộ nhớ lý tưởng cho máy tính lượng tử. 13-Dùng laser đưa các gene lạ vào tế bào Hai nhà nghiên cứu Đức đã thành công trong một kỹ thuật mới đưa ADN vào tế bào, bằng cách dùng tia laser khoét một lỗ hổng trên lớp màng, cho phép ADN dễ dàng lọt vào trong. Kỹ thuật này có thể sẽ thúc đẩy sự phát triển của các liệu pháp gene. Uday Tirlapur và Karsten Konig của Đại học Friedrich Schiller ở Jena đã sử dụng một tia laser hồng ngoại để tạo ra lỗ thủng trên màng tế bào của động vật có vú, sau đó đưa ADN vào trong. ADN này mã hóa cho một protein phát ra ánh sáng xanh lục, vì thế nhóm nghiên cứu có thể xác nhận sự tồn tại của nó nhờ vào hiện tượng phát sáng của tế bào. Các nhà khoa học cho biết, phương pháp cấy ADN này rất hiệu quả và có tính chọn lọc cao, không gây ảnh hưởng đến "thân chủ" (những tế bào được ghép ADN lạ vẫn sinh trưởng và phân chia bình thường). Đây là bước tiến đáng kể so với các kỹ thuật hiện nay. Chẳng hạn, một trong kỹ thuật thông dụng nhất hiện được sử dụng là electroporation - dùng xung điện để xé rách màng tế bào tạm thời. Phương pháp này không những "bất lực" trước các tế bào đơn lẻ, mà hiệu quả chuyển gene cũng
rất thấp. Một kỹ thuật khác là dùng virus (đã được biến đổi gene để trở nên vô hại), cho xâm nhập vào tế bào. Virus sau đó sẽ bơm vật liệu di truyền của nó cho vật chủ. Tuy nhiên, kỹ thuật này cũng gặp khó khăn do virus không có tính chọn lọc, và hiệu quả chưa đạt 100%. Các nhà khoa học nhận định phương pháp mới sẽ rất hữu ích trong việc tiêm chủng ADN. Chẳng hạn, nó trang bị cho tế bào những gene sản sinh yếu tố miễn dịch, giúp tế bào chống lại vi khuẩn, virus và vật ký sinh. Nếu thành công, nó cũng giúp các bác sĩ chữa trị dễ dàng hơn những căn bệnh có liên quan đến gene. 14-Laser dò mìn Các nhà khoa học Mỹ đang thử nghiệm một hệ thống dò mìn mới tại căn cứ quân sự Waynesville, Missouri. Hệ thống này sử dụng kỹ thuật laser hiện đại, cho phép phát hiện và phá hủy mìn, đạn, pháo nằm rải rác trên chiến trường sau mỗi trận đánh. Bình thường, sau mỗi trận oanh tạc trên không hoặc đánh trên bộ, tại chiến trường còn rớt lại rất nhiều mìn, đạn hoặc pháo tịt ngòi. Chúng là mối đe dọa lớn cho binh lính, vì có thể bùng nổ bất chợt mỗi khi bị dẫm vào hoặc va chạm mạnh. Hệ thống dò mìn mới (Zeus) của các nhà khoa học Mỹ sẽ giúp khắc phục tình trạng này. Cấu tạo của Zeus rất đơn giản, chỉ gồm một máy phóng laser mạnh, đặt trên một chiếc xe bọc thép. Người lính ngồi trong khoang lái có thể dùng một cần điều khiển để chọn điểm phóng của chùm laser. Với công suất từ 500 đến 2.000 Watt, chùm laser có thể xuyên thủng vỏ thép của mìn, đạn, pháo, khiến chúng bùng nổ. Theo các nhà khoa học, Zeus có thể phát hiện những quả đạn thối, mìn điếc với vỏ nhựa hoặc kim loại ở khoảng cách từ 25 đến 250 mét. Tuy nhiên chùm laser không
thể xuyên qua đất, nên Zeus chỉ thích hợp cho việc dò mìn ở chiến trường, chứ không thể dò mìn chôn sâu dưới đất được. 15-Dùng tia laser làm sạch đường tàu Các kỹ sư của Viện Frauenhof ở Aachen (Đức) mới phát triển một "bàn chải" laser dùng để làm sạch đường ray tàu điện. Với công suất 400 kilowatt, chiếc bàn chải này có thể đốt cháy tất cả chất cặn, gỉ bám vào đường ray, rồi dùng máy hút sạch. Hiện nhóm nghiên cứu đang thử nghiệm hệ thống này trên một mô hình nhỏ. Nguyên tắc hoạt động của nó rất đơn giản: Một máy phát laser công suất lớn được đặt vào một chiếc xe chạy trên đường ray. Người điều khiển hướng chùm laser lên bề mặt đường ray để đốt sạch chất cặn, rỉ bám vào, biến nó thành tro xốp. Sau đó, một máy hút bụi cực mạnh gắn ở đuôi xe sẽ hút sạch tro vào một cái túi. Sắp tới, viện Frauenhof sẽ phối hợp với một công ty của Anh để chế tạo các xe làm sạch đường ray bằng laser theo nguyên tắc trên. Các nhà khoa học hy vọng, kỹ thuật mới sẽ tiện dụng và rẻ tiền hơn phương pháp dùng chất tẩy rửa bình thường để lau đường ray. 16-Dùng laser phục hồi tranh cổ Các nhà khoa học Tây Ban Nha cho biết, công việc làm sạch lớp bụi đã bám hàng thế kỷ trên các bức tranh cổ đã trở nên dễ dàng hơn với ứng dụng tia laser. Trước đây, công việc phục hồi này là cả một quá trình gian khổ và không ít nguy cơ phá huỷ cả bức tranh. Theo cách truyền thống, các nhà phục chế tranh phải sử dụng dao nhỏ và dung môi để trả lại màu căn bản của bức tranh. Ông Marta Castillejo, tại viện nghiên cứu khoa học Tây Ban Nha cho biết: “Giờ đây, tia laser hạn chế tối đa sự cọ xát trên các bề mặt tranh. Tia cực tím sẽ loại bỏ các thành phần bề mặt của lớp vec-ni bảo vệ
mà không ảnh hưởng đến các thành tố hoá học của lớp màu bên dưới. Khi tia laser chiếu vào tranh, một dụng cụ chuyên dụng sẽ hút bụi và khí thoát ra”. 17-Dùng kỹ thuật laser phát hiện dị tật ở võng mạc Các nhà khoa học Đức vừa đưa ra kỹ thuật chụp võng mạc bằng tia laser, nhằm phát hiện các vết sẹo, xước, hoặc dị tật lạ. Nó cũng cho phép chụp hoàng điểm (điểm vàng trong võng mạc) một cách chi tiết và sắc nét. Thiết bị chụp laser này có tên là SLO (Scanning Laser Ophthalmoscopy - thiết bị soi đáy mắt bằng cách chụp laser). Nhờ đó, người ta có thể phát hiện từng thay đổi nhỏ nhất của hoàng điểm. Nhất là ở người già, hiện tượng viêm hoàng điểm (tụ dịch ở dưới võng mạc) thường làm giảm thị lực, thậm chí có thể gây mù mắt. Hình ảnh hoàng điểm ở người khỏe mạnh. Nhóm nghiên cứu của Johanes Mueller, thuộc khoa Y, Đại học Heidelberg (Đức), đã có ý tưởng về SLO từ năm 1995 khi họ phát hiện ra rằng, có thể dùng kỹ thuật laser để ghi nhận các vết sẹo do nội thương gây ra. Tuy nhiên để chế tạo ra một thiết bị có thể chụp các khu vực nhạy cảm như võng mạc (nơi mà các vết sẹo thường rất nhỏ và khó được phát hiện), các nhà khoa học đã cần nhiều năm để canh tân toàn bộ hệ thống chụp, từ bộ phận phát laser tới các phần mềm để khuyếch đại tín hiệu thu được lên màn hình. Thử nghiệm trên 11 người mắc bệnh thoái hóa hoàng điểm, Mueller đã thu được các hình ảnh sắc nét và chi tiết. "Nếu theo dõi thường xuyên, chúng tôi có thể chỉ ra được những thay đổi nhỏ nhất trong võng mạc. Thiết bị này cho phép các bác sĩ nghiên cứu diễn biến của hiện tượng suy thoái hoàng điểm ở người già, nhằm tìm biện pháp chữa trị căn bệnh này", Mueller nói.
18-Gửi chùm laser chứa thông tin qua cáp quang Các nhà khoa học Mỹ mới phát triển công nghệ mã hóa thông tin vào một chùm laser để gửi qua cáp quang. Tại đầu kia của dây cáp, một hệ thống nhận tín hiệu sẽ giải mã ngược lại chùm laser này, để có được dữ liệu ban đầu. Đến nay, thông tin thường được mã hóa bởi tần số và biên độ của sóng ánh sáng chạy qua cáp quang. Tuy nhiên trong thí nghiệm lần này, Tiến sĩ Gregory Van Wiggeren, Viện Công nghệ Georgia, và Tiến sĩ Rajarshi Roy, Đại học Maryland (Mỹ), đã phát triển một kỹ thuật truyền tin mới qua cáp quang, sử dụng chùm laser. Với kỹ thuật mới, sự chuyển động của sóng ánh sáng không mang theo thông tin trực tiếp, mà thông tin được chứa trong chùm laser. Trên đường đi, chùm laser bị thay đổi liên tục do tác động của các sóng ánh sáng khác. Chính vì thế, một bộ thu ở cuối đường dây sẽ có nhiệm vụ tách chùm laser ra khỏi những sóng ánh sáng này để giải mã nó. Kỹ thuật mới cho phép truyền tin nhanh và không gián đoạn, có thể sẽ tìm được ứng dụng mới trong ngành viễn thông. 19-Dùng công nghệ laser tạo các hầm mộ Ai Cập ảo Các nhà khoa học Anh đang thực hiện dự án có tên Thung lũng sa mạc, nhằm thay thế các khu di tích Ai Cập cổ đại đang bị đe dọa bởi sự biến động của thời tiết và các trận động đất. Sau khi hoàn thành, du khách sẽ tham quan các hầm mộ ảo bằng laser để tránh làm tổn hại các di tích cổ đang xuống cấp. Dự kiến người ta sẽ sử dụng các máy quét laser 3 chiều, các máy ảnh kỹ thuật số và máy định vị có độ phân giải cao để tạo ra những bản sao công trình giống y như thật. Các bản sao ngôi mộ và lăng tẩm này sẽ được dựng nên trong những ngọn núi nhân tạo làm bằng đá tự nhiên.
Dự án này do các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Cambridge, Đại học Bristol và một nhóm các kỹ sư của Tổ chức Millennium Wheel hợp tác thực hiện. 20-Thiết bị laser hỗ trợ lái xe trong đêm tối Hệ thống hoạt động trên nguyên tắc chùm laser "tầm nhiệt". Đầu quét tia được lắp cạnh vị trí đèn pha và đèn hậu để có thể phát hiện những đối tượng tỏa nhiệt (người, động vật sống...) phía trước hoặc sau xe và truyền hình ảnh tới tài xế qua một màn hình. Công nghệ chùm laser cảm nhiệt được ứng dụng trước tiên trong lĩnh vực quốc phòng. Các kỹ sư của tập đoàn General Motor đã nghiên cứu cải tiến hệ thống này để nó phục vụ việc lái xe đêm. Công trình của họ là một trong những giải pháp kỹ thuật hay nhất trong lĩnh vực chế tạo ôtô năm 1999. Cấu tạo của hệ thống có thể mô tả như một camera hồng ngoại, những đối tượng nhiệt do "ống kính" đặc biệt này thu được sẽ hiện lên màn hình đặt trong salon xe, hình ảnh giống như phim âm bản đen trắng. Năm 2000, hệ thống này được áp dụng lần đầu tiên trên mẫu xe Cadillac DeVille dành cho các nguyên thủ quốc gia. Phiên bản đầu tiên của thiết bị laser đặt trên ôtô cho hình ảnh tốt ở khoảng cách 50 m. Các chuyên gia đã cố gắng gia tăng độ nhạy của cảm biến để có thể cung cấp hình ảnh từ khoảng cách xa và rõ nét hơn. Kết quả cải tiến mới nhất cho thấy thiết bị có thể mô tả lại con đường trước mặt lái xe xa hơn cả tầm đèn pha. Cho đến nay, các chuyên gia GM, Peugeot và Citroen đang hợp tác hoàn thiện sản phẩm. Vào năm 2004, thiết bị này sẽ được ứng dụng rộng rãi trên các loại xe hơi phổ thông. Giá thành của việc lắp đặt hệ thống dự tính khoảng 400-500 USD. 21-Xử lý thông tin với tốc độ ánh sáng Một công ty của Israel vừa giới thiệu bộ xử lý mới sử dụng quang học thay vì silicon. Với 256 nguồn phát tia laser, nó có thể giải quyết khoảng 8.000 tỷ phép
tính một giây, nghĩa là gấp 1.000 lần so với tốc độ thông thường hiện nay. Được đặt tên là Enlight, bộ xử lý do hãng Lenslet sản xuất với sự hỗ trợ của Bộ Quốc phòng Israel. Về bản chất, đây là kỹ thuật xử lý tín hiệu số với một bộ phận gia tốc quang học gắn kèm, cho phép đẩy tốc độ tính toán lên rất cao. Theo ông Aviram Sariel, nhà sáng lập đồng thời là Giám đốc điều hành Lenslet, đây là một cú nhảy vọt khoảng 20 năm trong công nghệ phần cứng máy tính. Tại buổi lễ ra mắt ở Boston (Mỹ), ông phát biểu: “Enlight sẽ là một lợi thế cạnh tranh chiến lược quốc gia. Nó cho phép điều khiển các chuyến bay an toàn hơn, tự động hóa hệ thống vũ khí và phát triển truyền thông thế hệ mới. Giống như cái tên, bộ xử lý này sẽ mở ra một kỷ nguyên ánh sáng cho nền công nghệ thông tin trên toàn thế giới”. Phó chủ tịch tập đoàn Gartner nghiên cứu về bán dẫn và công nghệ mới, ông Jim Tully, cho biết các công ty đều tập trung vào việc chuyển những tín hiệu quang thành thông tin. Lenslet là đơn vị đầu tiên nghĩ đến ý tưởng trực tiếp xử lý thông tin bằng quang học. Và họ đã thành công. Khi được hỏi về khả năng sản xuất hàng loạt của Enlight, ông Tully cho rằng do công nghệ bán dẫn đang phát triển rất nhanh nên điều này là hoàn toàn khả thi. “Những tia quang học sẽ sáng trong các bộ xử lý trong khoảng 10 năm tới”, ông nói. Lenslet đã nhận khoảng 27 triệu USD tài trợ cho dự án từ các nhà đầu tư như Goldman Sachs, Walden VC và JK&B Capital. Ngoài ra, họ cũng đang liên hệ với các công ty và chính phủ Mỹ, Nhật Bản, châu Âu để phát triển bộ xử lý này cho những ứng dụng cụ thể. Tuy nhiên, ông Sariel cho biết: “Chúng tôi không định chuyển giao sáng chế của mình. Chúng tôi chỉ tìm kiếm một dây chuyền sản xuất của nước ngoài song vẫn nắm quyền kiểm soát”.