การประยุกต์ใช้รังสีเลเซอร์

เลเซอร์ — เครื่องกำเนิดควอนตัม (เครื่องขยายสัญญาณ) ของรังสีที่เชื่อมโยงกันในช่วงแสง คำว่า "เลเซอร์" เกิดจากตัวอักษรตัวแรกของชื่อภาษาอังกฤษ การขยายแสงโดยการกระตุ้นการปล่อยรังสี ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุที่ใช้งานอยู่ มีการสร้างความแตกต่างระหว่างเลเซอร์โซลิดสเตต เลเซอร์แก๊สและเลเซอร์เหลว

ในบรรดาเลเซอร์ประเภทแรกนั้นทับทิมได้รับการศึกษามากที่สุด เลเซอร์รุ่นแรกสุดรุ่นหนึ่งใช้การเปลี่ยนพลังงานของโครเมียมไอออน Cr3+ แบบไตรวาเลนต์ในผลึกทับทิมเสาหิน (Cr2O3, A12O3) ภายใต้การกระทำของการแผ่รังสีแบบสูบฉีด (ด้วยความยาวคลื่น 5600 A) ไอออน Cr3+ จะเคลื่อนผ่านจากระดับ 1 ไปยังระดับ 3 ซึ่งสามารถเปลี่ยนจากระดับล่างลงมาเป็นระดับ 2 และ 1 ได้ หากการเปลี่ยนผ่านเป็นระดับ metastable ที่ 2 จะมีผลเหนือกว่า และถ้า การสูบน้ำให้โพสต์ การผกผันของประชากรที่ระดับ 1 และ 2 จากนั้นประชากรที่ระดับ 2 จะเกินประชากรที่ระดับ 1

ในกรณีของการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเองของหนึ่งใน Cr-ions3+ โฟตอนที่มีความถี่จะถูกปล่อยออกมาจากระดับ 2 ถึงระดับ 1 e12 ซึ่งจะเริ่มแพร่กระจายบนผลึกทับทิมเมื่อพบกับไอออน Cr3+ ที่มีความเข้มข้น d -red โฟตอนนี้ทำให้เกิดการแผ่รังสีที่เหนี่ยวนำแล้วโดยสอดคล้องกันกับโฟตอนปฐมภูมิ

เนื่องจากการสะท้อนแสงจำนวนมากจากขอบขัดเงาและสีเงินของผลึกเดี่ยวทับทิม ความเข้มของรังสีในคริสตัลจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง สิ่งนี้เกิดขึ้นกับโฟตอนเหล่านั้นเท่านั้น ทิศทางของการแพร่กระจายคือ komotorykh ทำมุมเล็ก ๆ กับแกนของคริสตัล รังสีเหล็กออกจากคริสตัลผ่านพื้นผิวด้านข้างและไม่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของลำรังสี ลำแสงรังสีจะออกทางปลายด้านหนึ่งซึ่งเป็นกระจกโปร่งแสง

ความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการปรับปรุงเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมต่างๆ เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องกำเนิดควอนตัมแบบออปติก (เลเซอร์) อย่างที่คุณทราบ รังสีเลเซอร์แตกต่างอย่างมากจากการแผ่รังสีของแหล่งกำเนิดแสงอื่นๆ ที่ไม่ใช่เลเซอร์ (ความร้อน การปล่อยก๊าซ ฯลฯ) ความแตกต่างเหล่านี้นำไปสู่การใช้เลเซอร์อย่างแพร่หลายในสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีต่างๆ

พิจารณาการออกแบบพื้นฐานของเลเซอร์

โดยทั่วไปแล้ว บล็อกไดอะแกรมของเครื่องกำเนิดควอนตัมแบบออปติก (OQC) จะแสดงในรูปที่ 1 (ในบางกรณีไดรฟ์ 4-7 อาจหายไป)

ในสารออกฤทธิ์ 1 ภายใต้การกระทำของการสูบฉีดการแผ่รังสีที่ผ่านไปนั้นจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการเหนี่ยวนำ (เกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก) ของอิเล็กตรอนที่ส่งผ่านจากระดับพลังงานบนไปยังระดับล่าง ในกรณีนี้ คุณสมบัติของสารออกฤทธิ์จะเป็นตัวกำหนดความถี่ของการปล่อยเลเซอร์

ในฐานะที่เป็นสารออกฤทธิ์ สามารถใช้สื่อที่เป็นผลึกหรืออสัณฐานได้ ซึ่งในจำนวนเล็กน้อยของสารเจือปนของสารออกฤทธิ์ถูกนำมาใช้ (ในเลเซอร์โซลิดสเตต) ก๊าซหรือไอระเหยของโลหะ (ในเลเซอร์ก๊าซ); สารละลายของเหลวของสีย้อมอินทรีย์ (ในเลเซอร์เหลว)

ข้าว. 1. บล็อกไดอะแกรมของเครื่องกำเนิดแสงควอนตัม

ด้วยความช่วยเหลือของระบบปั๊มเลเซอร์ 3 เงื่อนไขจะถูกสร้างขึ้นในสารออกฤทธิ์ซึ่งทำให้สามารถขยายรังสีได้ สำหรับสิ่งนี้จำเป็นต้องสร้างการผกผัน (การกระจายซ้ำ) ของประชากรระดับพลังงานของอะตอมของอิเล็กตรอนซึ่งประชากรของระดับบนมากกว่าระดับล่าง ในฐานะที่เป็นระบบปั๊ม พวกมันถูกใช้ในเลเซอร์โซลิดสเตต — หลอดปล่อยก๊าซ ในเลเซอร์ก๊าซ — แหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง พัลส์ HF และเครื่องกำเนิดไมโครเวฟ และในเลเซอร์เหลว — LAG

สารที่ใช้งานอยู่ของเลเซอร์จะอยู่ในตัวสะท้อนแสง 2 ซึ่งเป็นระบบของกระจก ซึ่งหนึ่งในนั้นโปร่งแสงและทำหน้าที่กำจัดรังสีเลเซอร์ออกจากตัวสะท้อน

ฟังก์ชั่นของตัวสะท้อนแสงนั้นค่อนข้างหลากหลาย: สร้างการตอบรับเชิงบวกในเครื่องกำเนิด, สร้างสเปกตรัมของรังสีเลเซอร์ ฯลฯ

อุปกรณ์ 5 สำหรับการเลือกโหมดและการปรับความถี่ให้คงที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อปรับปรุงคุณภาพของสเปกตรัมของรังสีเอาท์พุตของเลเซอร์ นั่นคือ เพื่อให้เข้าใกล้สเปกตรัมของการสั่นแบบเอกรงค์มากขึ้น

ในเลเซอร์เหลว ระบบ 6 สามารถปรับแต่งความถี่การสั่นได้หลากหลาย หากจำเป็น การปรับแอมพลิจูดหรือเฟสของรังสีสามารถทำได้ในเลเซอร์ การปรับภายนอกมักใช้กับอุปกรณ์ 7

ประเภทของเลเซอร์

เลเซอร์สมัยใหม่สามารถจำแนกตามเกณฑ์ต่างๆ:

• ตามประเภทของสารออกฤทธิ์ที่ใช้ในนั้น

• ตามโหมดการทำงาน (รุ่นต่อเนื่องหรือพัลซิ่ง, โหมด Q-switched),

• โดยคุณสมบัติทางสเปกตรัมของรังสี (เลเซอร์แบบหลายโหมด โหมดเดียว เลเซอร์ความถี่เดียว) เป็นต้น

ที่พบมากที่สุดคือการจำแนกประเภทแรกที่กล่าวถึง

เลเซอร์โซลิดสเตต

เลเซอร์เหล่านี้ใช้ตัวกลางที่เป็นผลึกและอสัณฐานเป็นสารออกฤทธิ์ เลเซอร์โซลิดสเตตมีข้อดีหลายประการ:

• ค่าสูงของการได้รับเชิงเส้นของตัวกลางซึ่งทำให้สามารถรับเลเซอร์ที่มีขนาดแกนเล็กของเลเซอร์ได้

• ความเป็นไปได้ของการได้รับค่าพลังงานเอาต์พุตที่สูงมากในโหมดพัลส์

ประเภทหลักของโซลิดสเตตเลเซอร์คือ:

1. เลเซอร์ทับทิมซึ่งมีโครเมียมไอออนเป็นศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่ เส้นกำเนิดอยู่ในบริเวณสีแดงของสเปกตรัม (λ = 0.69 μm) กำลังขับของการแผ่รังสีในโหมดต่อเนื่องคือหลายวัตต์ พลังงานในโหมดพัลซิ่งคือหลายร้อยจูลโดยมีระยะเวลาพัลส์เท่ากับ 1 มิลลิวินาที

2. เลเซอร์ที่มีไอออนของโลหะหายาก (ส่วนใหญ่เป็นไอออนของนีโอไดเมียม) ข้อได้เปรียบที่สำคัญของเลเซอร์เหล่านี้คือความสามารถในการใช้งานในโหมดต่อเนื่องที่อุณหภูมิห้อง สายการสร้างหลักของเลเซอร์เหล่านี้อยู่ในเขตอินฟราเรด (λ = 1.06 μm) ระดับกำลังขับในโหมดต่อเนื่องถึง 100-200 W ด้วยประสิทธิภาพ 1-2%

เลเซอร์แก๊ส

การผกผันของจำนวนประชากรในเลเซอร์แก๊สสามารถทำได้ทั้งด้วยความช่วยเหลือของการปล่อยและด้วยความช่วยเหลือของการสูบน้ำประเภทอื่นๆ: สารเคมี ความร้อน ฯลฯ

เมื่อเปรียบเทียบกับเลเซอร์แก๊สโซลิดสเตต พวกเขามีข้อดีหลายประการ:

• ครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นที่กว้างมาก 0.2-400 ไมครอน;

• การปล่อยก๊าซเลเซอร์เป็นแบบสีเดียวและแบบกำหนดทิศทาง;

• เปิดใช้งานระดับกำลังเอาต์พุตที่สูงมากในการทำงานต่อเนื่อง

เลเซอร์แก๊สประเภทหลัก:

1.เลเซอร์ฮีเลียมนีออน… ความยาวคลื่นหลักอยู่ในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม (λ = 0.63 μm) กำลังขับมักจะน้อยกว่า 100 mW เมื่อเทียบกับเลเซอร์ประเภทอื่นๆ เลเซอร์ฮีเลียม-นีออนให้ระดับความสอดคล้องกันของเอาต์พุตสูงสุด

2. เลเซอร์ไอทองแดง… การสร้างรังสีหลักถูกสร้างขึ้นบนเส้นสองเส้น เส้นหนึ่งอยู่ในส่วนสีเขียวของสเปกตรัม (λ = 0.51 μm) และอีกเส้นเป็นสีเหลือง (λ = 0.58 μm) พลังงานพัลส์ในเลเซอร์ดังกล่าวสูงถึง 200 กิโลวัตต์โดยมีกำลังเฉลี่ยประมาณ 40 วัตต์

3. เลเซอร์ไอออนแก๊ส... เลเซอร์ประเภทนี้ที่พบมากที่สุด ได้แก่ เลเซอร์อาร์กอน (λ = 0.49 — 0.51 µm) และเลเซอร์ฮีเลียม-แคดเมียม (λ = 0.44 µm)

4. เลเซอร์ CO2 ระดับโมเลกุล... การสร้างที่ทรงพลังที่สุดทำได้ที่ λ = 10.6 μm กำลังขับในโหมด cw ของเลเซอร์ CO2 นั้นสูงมาก และสูงถึง 10 กิโลวัตต์ขึ้นไปโดยมีประสิทธิภาพสูงเพียงพอที่ 15-30% เมื่อเทียบกับเลเซอร์ประเภทอื่นๆ ทั้งหมด พลังงานพัลส์ = 10 เมกะวัตต์ทำได้โดยมีระยะเวลาของพัลส์ที่สร้างขึ้นตามลำดับ 10-100 มิลลิวินาที

เลเซอร์เหลว

เลเซอร์เหลวช่วยให้สามารถปรับแต่งความถี่การสั่นที่สร้างขึ้นได้หลากหลาย (ตั้งแต่ λ = 0.3 µm ถึง λ = 1.3 µm) ตามกฎแล้วในเลเซอร์ดังกล่าวสารออกฤทธิ์คือสารละลายของเหลวของสีย้อมอินทรีย์ (เช่นสารละลายโรดามีน)

พารามิเตอร์เลเซอร์

การเชื่อมโยงกัน

ลักษณะเด่นของรังสีเลเซอร์คือความสอดคล้องกัน

การเชื่อมโยงกันเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นการประสานกันของกระบวนการคลื่นในเวลาและอวกาศ Spatial coherence — การเชื่อมโยงกันระหว่างเฟสของคลื่นที่ปล่อยออกมาพร้อม ๆ กันจากจุดต่าง ๆ ในอวกาศ และการเชื่อมโยงกันชั่วคราว — การเชื่อมโยงกันระหว่างเฟสของคลื่นที่ปล่อยออกมาจากจุดหนึ่ง ในช่วงเวลาแห่งการหยุดพัก

การสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เชื่อมโยงกัน — การสั่นของแหล่งกำเนิดตั้งแต่สองแหล่งขึ้นไปที่มีความถี่เดียวกันและความต่างเฟสคงที่ ในวิศวกรรมวิทยุ แนวคิดเรื่องการเชื่อมโยงกันยังขยายไปถึงแหล่งที่มาของการสั่นที่มีความถี่ไม่เท่ากันด้วย ตัวอย่างเช่น การสั่นของแหล่งที่มา 2 แห่งจะถือว่าสอดคล้องกันหากความถี่ f1 และ e2 มีความสัมพันธ์กันแบบมีเหตุผล เช่น f1 / f2 = n / m โดยที่ n และ m เป็นจำนวนเต็ม

แหล่งที่มาของการสั่นที่ในช่วงการสังเกตมีความถี่เกือบเท่ากันและความแตกต่างของเฟสเกือบเท่ากัน หรือแหล่งที่มาของการสั่นที่อัตราส่วนความถี่แตกต่างจากค่าตรรกยะเพียงเล็กน้อย เรียกว่า แหล่งที่มาของการสั่นที่เกือบจะสอดคล้องกัน

ความสามารถในการแทรกแซงเป็นหนึ่งในลักษณะสำคัญของการสั่นที่สอดคล้องกัน ควรสังเกตว่าเฉพาะคลื่นที่สอดคล้องกันเท่านั้นที่สามารถรบกวนได้ ต่อไปนี้จะแสดงให้เห็นว่าการประยุกต์ใช้แหล่งกำเนิดรังสีออปติคอลจำนวนหนึ่งขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของการรบกวนอย่างแม่นยำ

ความแตกต่าง

การเชื่อมโยงกันเชิงพื้นที่สูงของรังสีเลเซอร์นำไปสู่การเบี่ยงเบนต่ำของรังสีนี้ ซึ่งขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น λ และพารามิเตอร์ของช่องแสงที่ใช้ในเลเซอร์

สำหรับแหล่งกำเนิดแสงทั่วไป แม้ว่าจะใช้กระจกแบบพิเศษ มุมเบี่ยงเบนจะใหญ่กว่าขนาดของแสงเลเซอร์ประมาณหนึ่งถึงสองลำดับ

ความแตกต่างต่ำของรังสีเลเซอร์เปิดโอกาสให้ได้รับพลังงานแสงที่มีความหนาแน่นฟลักซ์สูงโดยใช้เลนส์โฟกัสแบบเดิม

รังสีเลเซอร์ที่มีทิศทางสูงทำให้สามารถทำการวิเคราะห์ การวัด และผลกระทบต่อสสารที่กำหนดได้ (ตามจริงในช่วงเวลาที่กำหนด)

นอกจากนี้ รังสีเลเซอร์ที่มีความเข้มข้นเชิงพื้นที่สูงจะนำไปสู่ปรากฏการณ์ไม่เชิงเส้นที่เด่นชัด ซึ่งธรรมชาติของกระบวนการที่กำลังดำเนินอยู่นั้นขึ้นอยู่กับความเข้มของการฉายรังสี ตัวอย่างเช่น เราสามารถชี้ไปที่การดูดกลืนแสงแบบหลายโฟตอน ซึ่งจะสังเกตได้เฉพาะเมื่อใช้แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ และนำไปสู่การเพิ่มการดูดกลืนพลังงานของสสารที่กำลังปล่อยสูง

ขาวดำ

ระดับของความเป็นเอกรงค์ของการแผ่รังสีกำหนดช่วงความถี่ซึ่งมีส่วนหลักของพลังงานของตัวปล่อย พารามิเตอร์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อใช้แหล่งที่มาของรังสีออปติคัลและถูกกำหนดโดยระดับของการเชื่อมโยงกันชั่วคราวของรังสี

ในเลเซอร์ พลังงานรังสีทั้งหมดจะกระจุกตัวอยู่ในเส้นสเปกตรัมที่แคบมาก ความกว้างเล็กน้อยของเส้นที่เปล่งออกมาทำได้โดยใช้ตัวสะท้อนแสงในเลเซอร์ และกำหนดโดยความเสถียรของความถี่เรโซแนนซ์ของส่วนหลังเป็นหลัก

โพลาไรเซชัน

ในอุปกรณ์จำนวนหนึ่งโพลาไรซ์ของรังสีมีบทบาทบางอย่างซึ่งกำหนดลักษณะการวางแนวที่โดดเด่นของเวกเตอร์ของสนามไฟฟ้าของคลื่น

แหล่งกำเนิดทั่วไปที่ไม่ใช่เลเซอร์มีลักษณะเป็นโพลาไรเซชันแบบโกลาหล รังสีเลเซอร์เป็นโพลาไรซ์แบบวงกลมหรือเชิงเส้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับโพลาไรซ์เชิงเส้นสามารถใช้อุปกรณ์พิเศษเพื่อหมุนระนาบของโพลาไรซ์ ในเรื่องนี้ ควรสังเกตว่าสำหรับผลิตภัณฑ์อาหารจำนวนหนึ่ง ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนภายในแถบการดูดซับจะขึ้นอยู่กับทิศทางของระนาบโพลาไรซ์ของรังสีอย่างมีนัยสำคัญ

ระยะเวลาของชีพจร การใช้เลเซอร์ยังช่วยให้ได้รับรังสีในรูปของพัลส์ในระยะเวลาสั้นมาก (tp = 10-8-10-9 s) โดยปกติจะทำได้โดยการปรับ Q-factor ของตัวสะท้อน การล็อคโหมด ฯลฯ

ในแหล่งกำเนิดรังสีประเภทอื่นๆ ระยะเวลาต่ำสุดของพัลส์จะสูงกว่าหลายลำดับความสำคัญ ซึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งคือความกว้างของเส้นสเปกตรัม

ผลกระทบของรังสีเลเซอร์ต่อวัตถุชีวภาพ

รังสีเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงร่วมกับความเป็นเอกรงค์และการเชื่อมโยงกันเป็นปัจจัยเฉพาะที่ส่งผลต่อวัตถุทางชีวภาพ ความเป็นสีเดียวทำให้สามารถเลือกส่งผลกระทบต่อโครงสร้างโมเลกุลของวัตถุบางอย่าง การเชื่อมโยงกันและโพลาไรเซชัน รวมกับการจัดระบบฉายรังสีในระดับสูง กำหนดผลสะสม (เรโซแนนซ์) ที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งแม้ในระดับรังสีที่ค่อนข้างต่ำจะนำไปสู่การกระตุ้นด้วยแสงที่แข็งแกร่ง ของกระบวนการต่างๆ ในเซลล์ ไปจนถึงโฟโตมิวทาเจเนซิส

เมื่อวัตถุทางชีวภาพสัมผัสกับรังสีเลเซอร์ พันธะของโมเลกุลบางส่วนจะถูกทำลายหรือมีการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างของโมเลกุล และกระบวนการเหล่านี้เป็นกระบวนการแบบเลือก นั่นคือ พันธะบางส่วนถูกทำลายอย่างสมบูรณ์โดยการฉายรังสี ในขณะที่ส่วนอื่นๆ แทบไม่เปลี่ยนแปลง ลักษณะเสียงสะท้อนที่เด่นชัดของปฏิสัมพันธ์ของรังสีเลเซอร์กับโมเลกุลจะเปิดโอกาสของการเร่งปฏิกิริยาแบบเลือกของปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมบางอย่าง นั่นคือ ปฏิกิริยาเมตาบอลิซึม การควบคุมแสงของปฏิกิริยาเหล่านี้ ในกรณีนี้ รังสีเลเซอร์มีบทบาทเป็นเอนไซม์

การใช้คุณสมบัติดังกล่าวของแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์เปิดโอกาสอย่างกว้างขวางในการปรับปรุงการสังเคราะห์ทางชีวภาพทางอุตสาหกรรม

การฉายรังสีด้วยเลเซอร์ของยีสต์สามารถใช้สำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพแบบกำหนดเป้าหมายของ ตัวอย่างเช่น แคโรทีนอยด์และลิพิด และในวงกว้างกว่านั้น เพื่อให้ได้ยีสต์สายพันธุ์กลายพันธุ์ใหม่ที่มีการปรับทิศทางการสังเคราะห์ทางชีวภาพ

ในอุตสาหกรรมอาหารจำนวนหนึ่ง ความสามารถในการควบคุมโดยใช้การฉายรังสีเลเซอร์ อัตราส่วนกิจกรรมของเอนไซม์ที่สลายโมเลกุลโปรตีนออกเป็นชิ้นส่วนโพลีเปปไทด์และไฮโดรไลซ์ชิ้นส่วนเหล่านี้เป็นกรดอะมิโนสามารถใช้ได้

ในการผลิตกรดซิตริกในเชิงอุตสาหกรรม การกระตุ้นด้วยเลเซอร์ทำให้ผลผลิตเพิ่มขึ้น 60% และในขณะเดียวกันก็ลดปริมาณผลพลอยได้ การกระตุ้นด้วยแสงเลเซอร์ของการสร้าง lipogenesis ในเชื้อราช่วยให้สามารถผลิตไขมันที่กินได้และไขมันทางเทคนิคในระหว่างการประมวลผลของวัตถุดิบเห็ดที่กินไม่ได้ นอกจากนี้ยังได้รับข้อมูลเกี่ยวกับการกระตุ้นด้วยเลเซอร์ของการก่อตัวของอวัยวะสืบพันธุ์ในเชื้อราที่ใช้ในอุตสาหกรรมจุลชีววิทยา

ควรสังเกตว่าไม่เหมือนกับแหล่งกำเนิดแสงทั่วไป เลเซอร์สามารถฆ่าเชื้อน้ำผลไม้ในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม ซึ่งเปิดโอกาสในการฆ่าเชื้อโดยใช้เลเซอร์โดยตรงผ่านแก้วขวด

มีการกล่าวถึงคุณสมบัติที่น่าสนใจของการฆ่าเชื้อด้วยเลเซอร์ หากที่ระดับพลังงานต่ำ เส้นโค้งการอยู่รอดของเซลล์จุลินทรีย์สำหรับการฉายรังสีด้วยเลเซอร์และการฉายรังสีด้วยแหล่งกำเนิดแสงแบบเดิมนั้นแทบจะตรงกัน ดังนั้นเมื่อกำลังการฉายรังสีเฉพาะของเลเซอร์อยู่ที่ประมาณ 100 กิโลวัตต์/ตร.ซม.2 ประสิทธิภาพของการฉายรังสีจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การฆ่าเชื้อด้วยรังสีเลเซอร์ เช่น เพื่อให้ได้ผลเช่นเดียวกันกับการตายของเซลล์นั้นต้องการพลังงานน้อยกว่าการใช้แหล่งพลังงานต่ำ

เมื่อฉายรังสีด้วยแหล่งกำเนิดแสงที่ไม่ต่อเนื่อง จะไม่สังเกตเห็นผลกระทบนี้ ตัวอย่างเช่น เมื่อเซลล์ถูกส่องสว่างด้วยพัลส์อันทรงพลัง แฟลชหนึ่งครั้งก็เพียงพอสำหรับเลเซอร์ทับทิมที่จะยิงได้ถึง 50% ของเซลล์ ในขณะที่พลังงานเท่าเดิมที่ดูดซับไว้เป็นเวลานาน ไม่เพียงแต่ไม่ก่อให้เกิดความเสียหายเท่านั้น แต่ยังนำไปสู่กระบวนการสังเคราะห์แสงในจุลินทรีย์ที่เข้มข้นขึ้น

ผลที่อธิบายสามารถอธิบายได้จากความจริงที่ว่า ภายใต้สภาวะปกติ โมเลกุลที่เข้าสู่ปฏิกิริยาโฟโตเคมีจะดูดซับแสง 1 ควอนตัม (การดูดกลืนแสง 1 โฟตอน) ซึ่งจะเพิ่มปฏิกิริยาของพวกมัน ที่รังสีตกกระทบในระดับสูง ความน่าจะเป็นของ 2- การดูดกลืนโฟตอนเพิ่มขึ้น ซึ่งโมเลกุลจะดูดซับโฟตอนสองตัวพร้อมกัน ในกรณีนี้ ประสิทธิภาพของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและโครงสร้างของโมเลกุลเสียหายอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

เมื่อสัมผัสกับรังสีเลเซอร์ที่ทรงพลัง ผลกระทบอื่นๆ ที่ไม่ใช่เชิงเส้นจะเกิดขึ้นซึ่งไม่สังเกตได้เมื่อใช้แหล่งกำเนิดแสงทั่วไป หนึ่งในผลกระทบเหล่านี้คือการแปลงส่วนหนึ่งของพลังการแผ่รังสีของความถี่ f เป็นรังสีความถี่ 2f, 3f เป็นต้น (การสร้างออปติคัลฮาร์โมนิกส์) ผลกระทบนี้เกิดจากคุณสมบัติไม่เป็นเชิงเส้นของตัวกลางที่ฉายรังสีที่ระดับการฉายรังสีสูง

เนื่องจากเป็นที่ทราบกันดีว่าวัตถุทางชีวภาพมีความไวต่อการกระทำของรังสี UV มากที่สุด ผลการฆ่าเชื้อของฮาร์มอนิกจะมีประสิทธิภาพมากที่สุด ในเวลาเดียวกัน หากวัตถุถูกฉายรังสีโดยตรงกับแหล่งกำเนิดรังสี UV พลังงานส่วนใหญ่ที่ตกกระทบของอิมิตเตอร์จะถูกดูดซับไว้ในชั้นผิว ในกรณีที่อธิบายไว้ รังสียูวีถูกสร้างขึ้นภายในตัววัตถุเอง ซึ่งนำไปสู่ลักษณะเชิงปริมาตรของผลการฆ่าเชื้อ เห็นได้ชัดว่า ในกรณีนี้ ประสิทธิภาพของกระบวนการฆ่าเชื้อสามารถคาดหวังได้มากขึ้น

ระดับความเป็นเอกรงค์ของรังสีเลเซอร์ในระดับสูงสามารถทำให้สามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียชนิดหนึ่งได้ ในขณะเดียวกันก็กระตุ้นการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์อีกชนิดหนึ่งในระบบแบคทีเรียคู่ นั่นคือ ทำให้เกิดการฆ่าเชื้อแบบ "เลือก" เป้าหมาย

นอกเหนือจากการใช้งานเหล่านี้แล้ว เลเซอร์ยังใช้ในการวัดปริมาณต่างๆ เช่น สเปกโทรสโกปี การกระจัดของวัตถุ (วิธีการรบกวน) การสั่นสะเทือน ความเร็วการไหล (เครื่องวัดความเร็วลมด้วยเลเซอร์) ความไม่สม่ำเสมอในสื่อโปร่งใส ด้วยความช่วยเหลือของเลเซอร์ มันเป็นไปได้ที่จะตรวจสอบคุณภาพของพื้นผิว เพื่อศึกษาการพึ่งพาคุณสมบัติทางแสงของสารที่กำหนดกับปัจจัยภายนอก เพื่อวัดการปนเปื้อนของสิ่งแวดล้อมด้วยจุลินทรีย์ ฯลฯ