โดยทั่วไป เลเซอร์คือแหล่งกำเนิดแสงที่ปล่อยคลื่นแสงต่อเนื่องและมีระเบียบสูง แต่ 'Random Laser' หรือ 'เลเซอร์สุ่ม' กลับใช้แนวคิดที่แตกต่างออกไป ชื่อ 'สุ่ม' ไม่ได้หมายถึงแสงที่ออกมาไม่มีระเบียบ แต่หมายถึงกระบวนการสร้างแสงเลเซอร์ที่อาศัยการกระเจิงแบบสุ่มภายในตัวกลาง โดยที่ไม่มีการใช้กระจกสะท้อนแสงเหมือนเลเซอร์แบบดั้งเดิม แม้แสงที่ออกมาจากจุดต่างๆ อาจไม่ต่อเนื่องกันทั้งหมด แต่แสงแต่ละลำที่ถูกปล่อยออกมายังคงคุณสมบัติความต่อเนื่องเฉพาะตัวอยู่
เลเซอร์ทั่วไปทำงานโดยมีโพรงสะท้อนแสง (cavity) ซึ่งประกอบด้วยกระจกสะท้อนแสงสองบาน โดยบานหนึ่งจะสะท้อนแสงเพียงบางส่วน เมื่อมีการป้อนพลังงานเข้าไปยังตัวกลางกำไร (gain medium) เช่น แก๊ส หรือเซมิคอนดักเตอร์ จะเกิดโฟตอนจำนวนมากที่กระตุ้นการปล่อยแสง ซึ่งมีเพียงโฟตอนที่สอดคล้องกับเงื่อนไขการสะท้อนของโพรงเท่านั้นที่จะถูกขยายและปล่อยออกมาเป็นลำแสงเลเซอร์ที่มีความถี่แคบและพุ่งตรง
ในทางตรงกันข้าม เลเซอร์สุ่มก็อาศัยตัวกลางกำไรเช่นกัน แต่ไม่มีโพรงสะท้อนแสงแบบกระจก แต่จะใช้ตัวกลางที่มีคุณสมบัติกระเจิงแสงสูง เช่น ผลึกหยาบหรืออนุภาคนาโน ทำให้โฟตอนกระเด้งไปมาอย่างสุ่ม หากโฟตอนเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่เพียงพอและได้รับพลังงานมากกว่าที่สูญเสียไป ก็จะเกิดการปล่อยแสงเลเซอร์ออกมาได้
เลเซอร์สุ่มที่ไม่ต่อเนื่อง (incoherent random lasers) ที่ใช้ผงแป้งหรือสีย้อม จะให้แสงที่มีช่วงความถี่กว้าง แต่เลเซอร์สุ่มแบบต่อเนื่อง (coherent random lasers) จะสร้างเส้นสเปกตรัมที่คมชัดคล้ายเลเซอร์ทั่วไป แม้จะออกแบบและควบคุมได้ยากกว่า ข้อดีของเลเซอร์สุ่มคือโครงสร้างที่เรียบง่ายและทนทานต่อข้อบกพร่อง แต่ข้อเสียคือยากต่อการคาดการณ์ผลลัพธ์ที่แม่นยำ
การประยุกต์ใช้เลเซอร์สุ่มรวมถึงการให้แสงที่ไม่มีจุดรบกวน (speckle-free illumination) การสร้างแหล่งกำเนิดแสงที่มีเอกลักษณ์เฉพาะสำหรับการระบุตัวตน และที่น่าสนใจคือการใช้งานในเนื้อเยื่อชีวภาพ โดยนักวิจัยได้ใช้ขนนกยูงในการสร้างเลเซอร์สุ่ม และกำลังศึกษาการทำให้เซลล์ปล่อยแสงเลเซอร์เพื่อใช้เป็นเครื่องหมายหรือตรวจจับการเปลี่ยนแปลงภายในเซลล์ ทั้งนี้ เลเซอร์สุ่มแตกต่างจากการปล่อยแสงกระตุ้นด้วยตนเองแบบขยาย (Amplified Spontaneous Emission - ASE) โดยจะมีการกระตุ้นที่ชัดเจนและโหมดสเปกตรัมที่แน่นอนเมื่อถึงระดับพลังงานที่กำหนด
🏷️ หมวดหมู่: Hackaday Columns, Laser Hacks, laser, random laser
🔗 อ่านบทความฉบับเต็ม: hackaday
