ชมการสร้างภาพโฮโลแกรมด้วยแสงเลเซอร์ ..(มูวี่วิดีโอ-เนทที่ใช้ควรแรงๆหน่อยนะครับ)

มาช่วยต่อยอดพี่เล็กนิดหนึ่ง..(ก็คงไม่นิดละครับ) เคยเห็นเมื่อปี 2540ที่โรงแรม Grand hyatt erawan ครับช่วงที่ผมทำงานที่นั่น
งานโฆษณา product ยี่ห้อหนึ่ง ห้อง GRANBALLROOM ภายในห้องทั้งหมดจุคนได้700คน บรรยากาศภายในเป็นความใต้ทะเลครับมีปลาหลายชนิดมาว่ายอยู่หน้าเรา เหมือนอยู่ใต้ท้องทะเลไม่มีผิดเลยครับ ถามเจ้าหน้าที่เขาบอกเป็นระบบโฮโลแกรม (เฉพาะระบบที่เอามาติดตั้ง2ล้านบาทครับ )ยิ่งไม่รู้ไปไหญ่ว่ามันคืออะไรจนทุกวันนี้มาดูในคอมจึงมาทำความเข้าใจว่ามันคือ:P
เลเซอร์และการใช้งาน
   เลเซอร์ถูกนำไปใช้งานในการทำ Material Processing หลายรูปแบบเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของระบบสื่อสารพิเศษ และเป็นกุญแจสำคัญของระบบจัดการข้อมูลทางแสงสมัยใหม่ และของเทคโนโลยีด้านโฮโลกราฟ นอกจากนี้เลเซอร์ยังมีบทบาทเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในอีกหลายสาขาวิชา เช่น ใช้ในงานด้านการวัดระยะทางใช้เป็นรังวัดในการก่อ
สร้าง ใช้ทางด้านสเปคโตสโคปปี ใช้วัดความเร็วลม ใช้ในกิจการทหาร และกิจการแพทย์ เป็นต้น รายละเอียดของการใช้งานแต่ละชนิดตลอดจนทฤษฎีที่เกี่ยวข้องมีมากมาย สำหรับเนื้อหาในหนังสือเล่มนี้จะเลือกกล่าวถึงเฉพาะในบาง
เรื่องโดยมีเป้าหมายให้ผู้อ่านเกิดความคิดเริ่มต้นในการประยุกต์ใช้เลเซอร์ในแง่มุมต่าง ๆ
   โฮโลกราฟี
   Dennis Gabor นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้ค้นพบวิธีทำโฮโลกราฟีตั้งแต่ปี ค.ศ. 1948 จึงเป็นทฤษฎีที่ได้รับการพัฒนามาด่อนเลเซอร์ถึง 10 ปีเต็ม เนื่องจากเงื่อนไขการทำโฮโลกราฟีนั้นต้องใช้แสงที่มีโคฮีเร้นท์ที่ดี จึงจะได้ผล ดังนั้นการพัฒนาเทคนิคของโฮโลกราฟีจึงมีส่วนเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของเลเซอร์อย่างลึกซึ้งและโฮโลกราฟีได้กลายเป็นศาสตร์ที่สำคัญสำหรับการใช้งานของเลเซอร์ เพราะโฮโลกราฟีมิใช่มีประโยชน์เฉพาะการทำรูปสามมิติเท่านั้น แต่ยังมีประโยชน์ในด้าน Optical Memory การตรวจสอบคุณสมบัติของวัสดุแบบ Nondestructive ฯลฯ โฮโลกราฟีนั้นหมายถึงการสร้างหน้าคลื่นใหม่อีกครั้ง (Wavefront Reconstruction) จึงเป็นเทคนิคที่นำเอาหน้าคลื่นแสงกลับมาสร้างใหม่เสมือนกับว่ามันวิ่งมาจากวัตถุซึ่งได้เอาออกไปทิ้งที่ไหนตั้งนานแล้ว ทำให้ได้ภาพสามมิติเหมือนวัตถุนั้น
   หลักการที่สำคัญของโฮโลกราฟีได้แก่การสร้าง Interference Pattern ระหว่างแสงที่มาจากวัตถุและแสงที่ใช้เป็น Reference Interference Pattern จะมีความคมชัดก็ต่อเมื่อแสงทั้งสองนั้นเป็น Coherent Light ดังนั้นการใช้แสงเลเซอร์ทำโฮโลกราฟีจึงเป็นสิ่งจำเป็น เพราะสามารถได้รายละเอียดของภาพสามมิติที่ต้องการบันทึกไว้อย่างถี่ถ้วน เทคนิคในการบันทึกภาพโฮโลแกรมนั้นมีหลายรูปแบบ ดังจะมีกล่าวรายละเอียดในตอนต่อไป

การบันทึกภาพโฮโลแกรมแบบโปร่งใส (Transmission Hologram)
   ภาพบันทึก Interference Pattern ของแสงที่มาจากวัตถุและแสงที่เป็น Reference ซึ่งมาจากแหล่งกำเนิดแสง Coherent เดียวกันนั้นเรียกว่า <b style="color:black;background-color:#ffff66">ภาพโฮโลแกรม (Hologram) โฮโลกราฟีจึงเป็น Interferometry แบบหนึ่ง และเทคนิคต่าง ๆ ที่ใช้ในการทำ Interferometry สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการทำโฮโลกราฟีได้ ข้อมูลที่บันทึกไว้ในภาพโฮโลแกรมนั้นมีทั้ง ความเข้ม ค่าความยาวคลื่นและเฟสของแสง ในขณะที่ภาพถ่ายธรรมดาจะเก็บข้อมูลเพียงความเข้ม และค่าความยาวคลื่น (สี) เท่านั้น ดังนั้นในโฮโลกราฟี เฟสของแสงที่สะท้อนหรือทะลุผ่านวัตถุจะเป็นพารามิเตอร์เพิ่มเติมที่ถูกบันทึกไว้
   ในการบันทึกเฟสของแสงนั้น แหล่งกำเนิดแสงจะต้องเป็น Coherent Light จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมเลเซอร์จึงถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงในการทำโฮโลแกรมและ Interference Pattern ของคลื่นแสงจะเป็นวิธีบรรจุข้อมูลเกี่ยวกับเฟสของคลื่นไว้ เพราะ Interference Pattern เกิดจากคลื่นสองคลื่นที่มีค่าความยาวคลื่นเดียวกันวิ่งมารวมกันที่จุดต่าง ๆ การสอดแทรกของคลื่นที่เกิดขึ้น ณ จุดหนึ่งอาจจะเป็นทั้งแบบ Constructive หรือ Destructive หรือ อยู่ระหว่างกลางก็ได้ วิธีการบันทึก Interference Pattern เพื่อสร้างภาพโฮโลแกรมแบบโปร่งใส
   เลเซอร์ซึ่งให้ลำแสงโคอีเร้นท์และสีเดียวถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงโดยโฟกัสลำแสงด้วย Microscope Objective Lens ที่จุดโฟกัสของเลนซ์จะมีรูแสงขวางไว้เพื่อตัดแสงอื่น ๆ ที่อาจเกิดจาก Lens Aberrations ทำให้ได้แหล่งกำเนิดแสงที่มีลักษณะเป็น Point Source ที่ดี ลำแสงที่ผ่านรูแสงนี้จะฉากผ่าน Beam Splitter ซึ่งทำหน้าที่สะท้อนแสงบางส่วน และยอมให้แสงผ่านได้บางส่วน ปรกติแล้วจะออกแบบให้แสงที่สะท้อนนี้มีความเข้มสูงกว่าแสงที่ทะลุผ่านประมาณ 10 เท่าตัว เราเรียกแสงที่สะท้อนนี้ว่าเป็น Reference Beam และแสงที่ทะลุผ่านว่าเป็น Object หรือ Signal Bean แสงที่ทะลุผ่านนี้จะไปตกกระทบบนวัตถุและสะท้อน (หรือทะลุ) ไปยังแผ่นฟิล์ม จุดแต่ละจุดบนวัตถุจะสะท้อนแสงที่มีลักษณะแตกต่างกัน กล่าวคือเฟสของแสงสะท้อนจากจุดแต่ละจุดจะมีค่าต่างกันขึ้นกับระยะห่างจากกระจกกับวัตถุ แสงที่สะท้อนจากจุดแต่ละจุดบนวัตถุจะตกกระทบแผ่นฟิล์ม และสอดแทรกกับแสงที่เป็น Reference Beam และเนื่องจากทั้งแสงที่สะท้อนจากวัตถุและแสงที่เป็น Reference Beam นี้มาจากแหล่งกำเนิดแสงที่เป็นโคฮีเร้นท์เดียวกัน จึงเกิด Interference Pattern ขึ้นบนแผ่นฟิล์ม เมื่อนำแผ่นฟิล์มนั้นไปล้างด้วยน้ำยาเคมี ก็จะได้ภาพโฮโลแกรมแบบโปร่งใส วิธีการทำภาพโฮโลแกรมแบบโปร่งใสนี้อาจมีวิธีการที่ดัดแปลงแตกต่างกันไปบ้าง
   ในการสร้างภาพจากโฮโลแกรมนั้น จะต้องใช้แหล่งกำเนิดแสงที่เป็นเสมือนกับ Reference Beam ฉายลงบนแผ่นฟิล์ม ในการบันทึกภาพโฮโลแกรมนั้นอาจจะบันทึกภาพโฮโลแกรมซ้อนกันหลาย ๆ ครั้งบนแผ่นฟิล์มเดียวกันได้ โดยใช้มุมของ Reference Beam ที่แตกต่างกันไป ดังนั้นจึงสามารถสร้างภาพจากแผ่นฟิล์มนี้ได้หลาย ๆ ภาพโดยไม่ปะปนกัน เมื่อการเปลี่ยนมุมของ Reference Beam ไปเช่นเดียวกับตอนที่บันทึกภาพโฮโลแกรมนั้น ๆ
   การมองภาพโฮโลแกรมแบบโปร่งใสนั้นอาจจัดการวางตำแหน่งต่าง ๆ เมื่อมีแหล่งกำเนิดแสงโคฮีเร้นท์ฉายบนแผ่นโฮโลแกรม จะเกิดหน้าคลื่น 2 คลื่น เช่นเดียวกับเสมือนสะท้อนมาจากวัตถุถูกสร้างขึ้นอีกครั้ง หน้าคลื่นเหล่านี้อาจถูกมองได้ในมุมของการมอง 2 จุด สำหรับมุมการมองหนึ่งนั้น จะมองเห็นเสมือนว่าหน้าคลื่นวิ่งมาจากภาพที่อยู่หลังแผ่นโฮโลแกรม เนื่องจากคลื่นมิได้วิ่งมาจากจุดนั้นจริง ๆ ภาพที่เป็นจึงเรียกว่าเป็น Virtual Image ส่วนมุมการมองอีกจุดหนึ่งนั้น หน้าคลื่นจะวิ่งมาจากภาพที่อยู่หน้าแผ่นโฮโลแกรม ภาพที่เป็นนี้เรียกว่าเป็น Real Image นิยามของ Virtual Image และ Real Image นี้เป็นนิยามเดียวกันกับที่ใช้ในทฤษฎีแสงทั่ว ๆ ไป เมื่อ Reference Beam ถูกใช้ทั้งบันทึกและสร้างภาพโฮโลแกรม ซึ่งให้ภาพสามมิติเหมือนวัตถุจริง ซึ่งเป็นลักษณะสมบัติที่สำคัญของภาพโฮโลแกรม เพราะตาที่มองภาพจะต้องโฟกัส ณ จุดที่ใกล้และไกล เพื่อดูภาพวัตถุนั้น และเมื่อมีการเปลี่ยนตำแหน่งของการมองไปบ้างเล็กน้อย ก็จะเห็นการเปลี่ยนแปลงของ Perspective ของภาพนั้นด้วย
   วิธีการมองภาพโฮโลแกรมนั้นอาจกระทำได้หลายแบบ แต่จะพบว่ากระบวนการสร้างภาพขึ้นใหม่นี้ จะ Sensitive ต่อมุมของการมอง ภาพที่สร้างขึ้นใหม่นี้จะดีที่สุดก็ต่อเมื่อแสงที่ใช้มอง (Viewing Light) มีทิศทางเดียวกันกับ Reference Beam นอกจากนี้ยังพบว่าวิธีการล้างฟิล์ม มุมของแสงที่เป็น Object Beam และ Reference Beam มีผลต่อความชัดของภาพโฮโลแกรมด้วย ดังนั้นถ้าให้ Virtual image ชัด ภาพของ Real Image ก็จะมองเห็นได้ยาก และจะเกิดขึ้นในกรณีกลับกันด้วย นอกจากนี้ยังพบว่าภาพโฮโลแกรมเหล่านี้จะมี Virtual Image ที่ชัดที่สุดเมื่อแสงฉายเข้ามาจากอีกด้านหนึ่ง ในขณะที่ Real Image จะชัดที่สุดเมื่อแสงฉายเข้ามาในทิศทางตรงกันข้าม
   มีข้อน่าสังเกตอย่างหนึ่งว่าแผ่นฟิล์มโฮโลแกรมนั้นแม้จะล้างเป็นแบบ Positive หรือ Negative ก็ตาม ภาพโฮโลแกรมที่ได้นั้นจะเหมือนกัน กล่าวคือ Virtual Image ที่ได้จะเป็น Positive เสมอ ไม่ว่าแผ่นฟิล์มนั้นจะเป็น Positive หรือ Negative ก็ตาม เหตุผลที่เป็นเช่นนี้สามารถทำความเข้าใจได้โดยถ้าเราพิจารณาว่าแผ่นฟิล์ม Negative นั้นได้แก่ การสร้างจุดที่เกิดจากการเสริมกันของแสง ส่วนแผ่นฟิล์ม Positive นั้นได้แก่การสร้างจุดที่เกิดจาก Cancellation ของแสง และเนื่องจากผลต่างที่เกิดขึ้นของทั้งสองกรณีนี้ได้แก่การ Shift ตำแหน่งของ Interference Pattern ไปเพียงครึ่งความยาวคลื่นเท่านั้น ดังนั้น Pattern ที่ได้จึงเหมือนกัน และบันทึกข้อมูลอันเดียวกันไว้นั่นเอง
   ถ้าแผ่นโฮโลแกรมถูกฉายด้วยแสงที่เป็น Reference Beam ในทิศทางตรงกันข้ามกับตอนที่ทำการบันทึกข้อมูล โฮโลแกรมจะผลิตหน้าคลื่นที่เปรียบเสมือนสะท้อนมาจากวัตถุที่ใช้ทำโฮโลแกรมนั้น จะเกิดการสร้างภาพ Real Image ขึ้นลอยเด่นอยู่ระหว่างผู้มองและแผ่นโฮโลแกรมนั้น แม้ว่า Real Image จะเกิดจากการบันทึกวัตถุโดยการส่งแสงทางด้านหน้าก็ตาม แต่ผู้มองจะเห็นวัตถุนั้นเสมือนว่ามองจากด้านหลังของภาพ โดยทั่วไปแล้วการมองภาพ Real Image ที่ลอยอยู่ในอากาศนั้น ยากต่อการปรับโฟกัสของตาที่มอง ดังนั้นภาพ Real Image จึงมองเห็นได้ยากกว่า Virtual Image
   เมื่อเรามีแผ่นโฮโลแกรมแบบโปร่งใสอยู่แผ่นหนึ่งที่เป็นแผ่นต้นแบบเราสามารถจะอัดบันทึกซ้ำลงบนแผ่นโฮโลแกรมแผ่นอื่น ๆ ได้ แผ่นโฮโลแกรมต้นแบบจะถูกฉายด้วย Reference Beam และทะลุผ่านไปยังกระจกสะท้อนแสง เพื่อส่งข้อมูลบันทึกไว้ในแผ่นโฮโลแกรมแผ่นใหม่ Real Image ที่เกิดจากโฮโลแกรมต้นแบบจะส่งข้อมูลไปยังแผ่นโฮโลแกรมแผ่นใหม่ เช่นเดียวกัน จึงเกิดการ Interference ของแสงที่สะท้อนจากกระจกและแสงที่มาจาก Real Image และบันทึก Pattern นั้นไว้บนแผ่นโฮโลแกรมแผ่นที่สอง เมื่อนำเอาแผ่นโฮโลแกรมแผ่นที่สองนี้ไปล้างฟิล์มและนำมาฉายแสงเพื่อมองภาพโฮโลแกรม ก็จะได้ภาพ Real Image
ส่วนประกอบทางแสงแบบ Holographic
   โฮโลแกรมเกิดขึ้นจากการที่แสงตกกระทบเกิดการหักเหและกลายเป็นแสงที่แตกต่างไปจากเดิม ดังนั้นเราจึงอาจพิจารณาได้ว่าโฮโลแกรมคือส่วนประกอบของแสงที่สามารถเปลี่ยนคลื่นแสงอันหนึ่งไปสู่อีกอันหนึ่ง จึงทำหน้าที่คล้าย Grating สามารถเปลี่ยนทิศทางของลำแสงได้เช่นเดียวกับปริซึม และมี Pattern ที่มีลักษณะเป็น Sinusoidal จึงทำหน้าที่คล้ายกับ Positive Lens หรือ Negative Lens ได้อีกด้วย
   ความคล้ายคลึงกันระหว่างส่วนประกอบทางแสงแบบ Holographic และแบบธรรมดาทั่วไปนี้เองทำให้สามารถนำไปใช้งานได้อย่างกว้างขวาง เนื่องจากกระบวนการหักเหของแสงในโฮโลแกรมขึ้นอยู่กับค่าความยาวคลื่นด้วย ดังนั้นส่วนประกอบทางแสงแบบ Holographic จึงมีความสามารถในการกระจัดกระจายแสงได้สูง และจะมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันสำหรับแสงที่มีค่าความยาวคลื่นต่างกันด้วย
   ความคล้ายคลึงกันระหว่างส่วนประกอบทางแสงแบบ Holographic และแบบธรรมดาทั่วไปนี้เองทำให้สามารถนำไปใช้งานได้อย่างกว้างขวาง เนื่องจากกระบวนการหักเหของแสงในโฮโลแกรมขึ้นอยู่กับค่าความยาวคลื่นด้วย ดังนั้นส่วนประกอบทางแสงแบบ Holographic จึงมีความสามารถในการกระจัดกระจายแสงได้สูงและจะมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันสำหรับแสงที่มีค่าความยาวคลื่นต่างกันด้วย
   ลักษณะสมบัติที่น่าสนใจของส่วนประกอบทางแสงแบบ Holographic นี้ได้แก่การมีน้ำหนักเบา และขนาดเล็กกะทัดรัด หรือทำเป็นแผ่นที่มีพื้นที่โต ๆ ได้ เช่น สามารถทำเป็นแผ่น Holographic Liens ที่ม้วนได้ เก็บได้ง่ายเป็นต้น
   ประโยชน์ของส่วนประกอบทางแสงแบบ Holographic ที่ประสบความสำเร็จมาก ได้แก่ การนำมาใช้เป็น Grating ในเครื่อง Optical Spectrometers ซึ่งสามารถให้ High Resolution และมีราคาถูกกว่า Grating แบบเดิม นอกจากนี้ Holographic Lens ก็เป็นอีกชนิดหนึ่งที่นำไปใช้ประโยชน์มากในระบบการถ่ายภาพส่วนประกอบทางแสงแบบ Holographic นี้ ยังมีข้อดีในด้านการประดิษฐ์สร้างจำนวนมาก เพราะสามารถถ่ายแบบ Pattern เดิมลงบน Hologram แผ่นใหม่ได้ง่าย ในขณะที่ส่วนประกอบทางแสงแบบธรรมดาทั่วไป เช่น เลนซ์ที่ทำจากแก้วนั้น จะต้องผ่านกระบวนการฝนขัดมันและทดสอบหลายขั้นตอน
   ส่วนประกอบทางแสงแบบ Holographic นี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในด้าน Optical Data Processing เช่นไปใช้งานในด้าน Holographic Pattern Recognition ได้แก่การจดจำตัวเลยหรือตัวอักษร

ระบบสื่อสารทางแสงที่ใช้เลเซอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสงนั้นมีหลายลัษณะแล้วแต่การจัดระบบว่าจะใช้แหล่งกำเนิดแสง ตัวโมดูเลเตอร์ ตัวกลางในการส่งคลื่น และตัวตรวจจับคลื่นอย่างไร ในที่นี้จะขอยกตัวอย่างบางระบบเช่น ระบบสื่อสารผ่านเส้นใยแสง ระบบสื่อสารผ่านบรรยากาศ และระบบสื่อสารที่ใช้ Coherent Detection

ระบบสื่อสารทางแสงผ่านเส้นใยแสง
   ระบบสื่อสารผ่านเส้นใยแสงนนี้ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อแทนที่ระบบสื่อสารที่ใช้สายทองแดง หรือ Coaxial Cables ในอนาคตอันใกล้นี้ เพราะระบบฯนี้มีความจุข้อมูลสูงมาก แสดงถึงระบบสื่อสารผ่านเส้นใยแสงหลายเส้นโดยมีเลเซอร์สารกึ่งตัวนำเป็นตัวให้กำเนิดพั้ลส์แก่เส้นใยแสงแต่ละเส้น แต่ละช่องแสงจะมีแบนด์กว้างอย่างน้อยหลายเมกกาเฮิรทซ์ จึงสามารถมัลติเพลกซ์เป็นร้อยสัญญาณเสียงที่เป็นดิจิตัลหรือมากว่านั้นในเส้นใยแสงเพียงเส้นเดียว ในสายส่งที่มัดเป็นกลุ่มนี้จะประกอบด้วยเส้นใยแสงจำนวนหลาย ๆ พันเส้นทีเดียว
   ปัจจุบันได้มีการพัฒนาคุณภาพของเส้นใยแสงให้มี Loss น้อย ทำให้สัญญาณแสงสามารถส่งผ่านได้ระยะทางไกลเป็นหลายสิบกิโลเมตร แต่เมื่อระยะทางสื่อสารไกลมากจนทำให้สัญญาณอ่อนลงจึงจำเป็นต้องมีองค์ประกอบที่เป็นตัว Repeat สัญญาณ เพื่อเร่งให้สัญญาณแรงขึ้นและส่งต่อไปได้ยังปลายอีกข้างหนึ่ง ซึ่งมี Photodiode เป็นตัวตรวจจับสัญญาณคลื่นแสงนั้น จากนั้นจึงผ่านวงจรที่ทำหน้าที่ Demultiplex และ Demodulate ต่อไป โปรดสังเกตดูว่าในส่วนที่เป็นอินพุท เอ้าพุท และ Repeater นั้นจำเป็นต้องมีวงจรไฟฟ้าเพื่อทำหน้าที่จัดการกับสัญญาณเหล่านั้น วงจรไฟฟ้าเหล่านี้อาจใช้องค์ประกอบที่เป็น Discrete ก็ได้ แต่ปัจจุบันได้มีการพัฒนาทางด้าน Optoelectronic Integrated Circuit เพื่อรวมให้องค์ประกอบเหล่านั้นและองค์ประกอบทางแสงให้อยู่บน Chip เดียวกัน และอยู่ในสภาพพร้อมที่จะต่อกับเส้นใยแสงได้ทันที จึงนับเป็นความก้าวหน้าทางด้านเทคโนโลยีอีกขั้นหนึ่งที่จะทำให้ระบบสื่อสารทางแสงผ่านเส้นใยแสงนี้มีความเป็นไปได้ในทางปฏิบัติมากขึ้น

ระบบสื่อสารทางแสงผ่านบรรยากาศ
   องค์ประกอบของระบบสื่อสารทางแสงผ่านบรรยากาศนั้นได้แก่ เลเซอร์สารกึ่งตัวนำที่ทำจากแกเลียมอาเซนายด์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวส่งสัญญาณและ Avalanche Photodiode ที่ทำจากซิลิกอนเป็นตัวรับสัญญาณ โดยมี Optical Band-pass Filter ที่ยอมให้แสงเลเซอร์ผ่านได้ดีที่ค่าความยาวคลื่น 9040 A ทั้งตัวส่งและตัวรับสัญญาณจะมีเลนซ์ ขนาด 135 mm. f/2.8 เพื่อหรับให้ลำแสงพุ่งตรงและรวบรวมสัญญาณตามลำดับ เลนซ์นี้จะช่วยทำให้การบานออกของลำแสงเลเซอร์สารกึ่งตัวนำลดลงจาก 150 มิลิเรเดียน (มุมเต็ม) เหลือเพียง 2 มิลิเรเดียน เทคนิคในการส่งสัญญาณเป็นแบบดิจิตัลด้วยขนาด 10 Kbits/sec ทั้งตัวรับและตัวส่งจะมีวงจร Modulation และ Demodulation อยู่ด้วย เพื่อจัดการกับสัญญาณเสียงหรือข้อมูลดิจิตัล ในการสื่อสารสองทาง ผู้ใช้จะต้องมีทั้งตัวรับและตัวส่งอยู่ทั้งคู่ ส่วนกล้องส่องทางไกลที่ติดอยู่กับตัวเครื่อนั้นใช้สำหรับการปรับแนวของระบบ
   การใช้เลเซอร์ทางด้านการแพทย์
   เลเซอร์ที่ใช้ในด้านการแพทย์ได้แก่ การนำเลเซอร์มาใช้ผ่าตัด เลเซอร์ที่ใช้ผ่าตัดนี้มีกำลังที่ปรับได้ระหว่าง 25 ~ 40 วัตต์ มี Exposure time ที่เลือกได้ระหว่าง 0.05 ~ 0.5 วินาที และยังสามารถเลือกอัตราการฉายพั้ลส์ซ้ำที่มีระยะห่างตามต้องการได้ด้วยและเพื่อสะดวกแก่การมองตำแหน่งที่แสงเลเซอร์อยู่ จะมีเลเซอร์ฮีเลียม-นีออน ที่เป็นตำแหน่งให้ลำแสงซ้อนกันทำงานอยู่ด้วย เพราะแสงของเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์นั้นมองไม่เห็นเนื่องจากเป็นแสงอินฟาเรดที่มีค่าความยาวคลื่น 10.6 ไมครอน จึงใช้แสงสีแดงของเลเซอร์ฮีเลียม-นีออนเป็นตัวเล็งตำแหน่ง และบอกให้ศัลยแพทย์ทราบขณะนี้ลำแสงที่ใช้ผ่าตัดอยู่ ณ ที่ใด
   ข้อดีเด่นของการผ่าตัดด้วยแสงเลเซอร์ได้แก้ ความแม่นยำและเที่ยงตรงของการผ่าตัด จึงเป็นผลให้คนไข้เสียเลือดน้อยจกว่าการผ่าตัดแบบปรกติ นอกจากนี้ลำแสงเลเซอร์ยังสามารถใช้ผ่าตัดในบริเวณที่เอาเครื่องมือขนาดโตเข้าไปไม่ได้ จึงเหมาะสมจะใช้งานทางด้าน Microsurgery ปัญหาทางด้านเทคนิคการใช้งานได้แก่ ความชำนาญของแพทย์ผู้ใช้ เพราะจะต้องมีการฝึกฝนให้เกิดความเคยชินกับการใช้แสงเลเซอร์เพื่อผ่าตัด เช่นการควบคุมความลึกของรอยผ่าตัด ตลอดจนกำลังเลเซอร์ที่เหมาะสมแก่การใช้งานาขณะนั้น ๆ เป็นต้น ตัวอย่างของการใช้เลเซอร์ทางด้านการแพทย์อีกชนิดหนึ่ง ได้แก่ การต่อเส้นเลือดด้วยเลเซอร์ เลเซอร์ที่ใช้ได้แก่เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์เช่นเดียวกัน สามารถต่อเชื่อมเส้นเลือดที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางน้อยกว่า 1 มม. ซึ่งปรกติจะเป็นการผ่ตัดที่ยากมากและมีโอกาสสำเร็จได้น้อยที่คนไข้จะมีอาการดีขึ้น ระบบเลเซอร์นี้จะสามารถเชื่อต่อเส้นเลือดขนาดเลช็กน้อยได้โดยอาศัยปรากฎการณ์ของการหลอมละลายเชื่อมติดกันของเนื้อยเอโปรตีน เมื่อถูกฉายด้วยเลเซอร์ที่มีกำลังพอเหมาะและทำงานอย่างนิ่มนวล การควบคุมกำลังและจุดที่ฉายแสงเลเซอร์จะง่ายกว่าและเร็วกว่า แม้เส้นเลือดเหล่านั้นจะมีขนาดเล็กประมาณ 0.3 มม. ก็ตาม ไม่การทดลองกับสัตว์เพื่อพิสูจน์ความเป็นไปได้ของเทคนิคนี้ และขณะนี้กำลังพัฒนาไปสู่การใช้งานในคลินิกอย่างจริงจังต่อไปได้ของเทคนิคนี้ และขณะนี้กำลังพัฒนาไปสู่การใช้งานในคลิกนิกอย่างจริงจังต่อไป
   นอกจากเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งมีความยาวคลื่น 10.6 ไมครอนแล้วเลเซอร์แยคซึ่งมีความยาวคลื่น 1.06 ไมครอนก็ยังนำมาใช้ทางด้านจักษุแพทย์เพื่อเชื่อเนื้อเยื่อใน Retina ของลูกนัยน์ตา และเลเซอร์อาร์กอนซึ่งมีแสงสีเขียวซึ่งประสาทตามี response สูงก็สามารถนำมาใช้ทางด้านการรักษา และตรวจวัดนัยน์ตาได้ด้วย
   การใช้เลเซอร์ทางด้านการทหาร
   เลเซอร์สามารถใช้งานเป็นเรดาร์ได้ ดังนั้นจึงสามารถคลำหาเป้าและวัดระยะทางของเป้าหมายได้ จึงมีประโยชน์ในด้าน Range Finder ของการทหารหลักการของเลเซอร์เรดาร์นี้ประด้วยเลชเซอร์ของแข็งที่ให้พั้ลส์ เอ้าพุทของเลเซอร์จะผ่านเลนซ์เพื่อขยายลำแสงและบังคับให้ลำแสงมีความขนานตามต้องการ แล้วฉายไปยังเป้าหมาย ที่ทางออกของลำแสงเลเซอร์นี้จะมีตัวตรวจจับแสงเพื่อวัดจังหวะเวลาที่พั้ลส์นั้นถูกฉายออกไป เมื่อแสงเลเซอร์กระทบเป้าหมาย และสะท้อนกลับมายังจานเรดาร์ซึ่งจะรวบรวมสัญญาณแสงที่กระจัดกระจายและอ่อนกำลังลงนั้นมาที่ตัวตรวจจับแสงอีกตัวหนึ่ง แล้วมีการขยายสัญญาณเพื่อป้อนสู่วงจรนับเวลาที่แตกต่างไปจากสัญญาณที่ไรับจากตัวตรวจจับแสงตัวแรก จากนั้นจึงนำมาคำนวณและแสงเป็นตัวเลขบอกระยะทางของเป้าหมายนั้นได้ตามต้องการ ความแม่นยำของระบบคลำเป้าด้วยเลเซอร์นี้มีความแม่นยำสูงมาก กล่าวคือ ที่ระยะการวัด 8 กิโลเมตรจะผิดพลาดไม่เกิน 10 เมตร
   ระบบ Range Finder ที่ใช้เลเซอร์ของแข็งนี้ใช้งานได้ดี เมื่อสามารถมองเห็นเป้าได้ชัดเจน แต่เมื่อมี หมอก ควัน หรือฝุ่นละอองมาก ๆ เช่น ในสนามรบระบบนี้จะทำงานไม่ได้ เพื่อขจัดปัญหานี้ให้น้อยลงจึงได้มีการพัฒนาเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ขึ้นมาใช้งานแทน โดยมีการออกแบบให้มีขนาดเล็กพอจะติดตั้งภายในรถถังแบบ M-1 Abrams ได้ และใช้แหล่งปั้มพลังงานขนาดเล็ก การทำงานของระบบก็เช่นเดียวกับหลักการที่กล่าวมาแล้วคือ ปืนรถถังจะเล็งเป้าเพื่อวัดระยะทางโดยการรับสัญญาณแสงเลเซอร์ที่สะท้อนกลับมาจากวัตถุเป้านั้น ระยะทางจะกำหนดได้จากเวลาที่ลำแสงเลเซอร์เดินทาง ข้อมูลของสัญญาณจะถูกป้อนให้กับคอมพิวเตอร์เพื่อคำนวณระยะทาง ข้อดีของการใช้เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ ได้แก่ การทำงานที่ค่าความยาวคลื่น 10.6 ไมครอน ซึ่งเป็นความยาวคลื่นเดียวกับระบบ Thermal Imaging ที่ปืนใช้เล็งเป้าอยู่แล้ว ดังนั้นจึงทำให้พลปืนสามารถเล็งเป้าเพื่อหาระยะได้ตามที่เห็นในระบบ Thermal Imaging จากการทดสอบสมรรถนะของการทำงานของระบบนี่พบว่าการทำงานได้ดีกับเป้าที่มองเห็นจากระบบ Thermal Imaging ตั้งแต่ระยะ 200 - 8000 เมตร

การใช้เลเซอร์ทางด้านออปโตอิเล็กทรอนิกส์
   นอกจากประโยชน์การใช้งานของเลเซอร์ทางด้านสื่อสารทางแสงแล้ว การใช้งานของเลเซอร์สารกึ่งตัวนำในทางออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งก็คือ Audio และ Video Disc เนื่อง
จากเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีตลาดที่ใหญ่มาก จึงมีความสำคัญในเชิงอุตสาหกรรมเป็นอย่างมาก ดังนั้นระบบการบันทึกข้อมูลภาพและเสียงด้วยแม่เหล็กก็จะเปลี่ยนมาเป็นระบบการบันทึกข้อมูลภาพและเสียงด้วยแสงแทนแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้ในการบันทึกข้อมูล เขียนข้อมูลหรืออ่านข้อมูลจึงได้แก่เลเซอร์สารกึ่งตัวนำ ซึ่งทำจาก GaAlAs
   การบันทึกข้อมูลด้วยระบบแสงนี้มีความจุได้สูงมาก นอกจากนี้ข้อดีเด่นของระบบแสงก็คือ ในการอ่านหรือเขียนข้อมูลนั้น Optical Head จะอยู่ห่างจากแผ่นบันทึกข้อมูลได้มากกว่า เมื่อเทียบกับระบบแม่เหล็ก
      การเชื่อวัสดุด้วยเลเซอร์กำลังสูงนี้ มีข้อดีเพราะจุดเชื่อมีขนาดเล็กและเชื่อมได้ไว จึงไม่เกิดการบิดเบี้ยวแก่เนื้อวัสดุที่อยู่ใกล้เคียง ตัวอย่างการเชื่อมเหล็กสเตนเลสเบอร์ 304 ด้วยเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์มีกำลัง 10 Kv สามารถเชื่อมได้เร็ว 10 cm/sec สำหรับความลึก 5 mm และ 1 cm/sec สำหรับความลึก 12 mm ประโยชน์ของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ได้แก่ ในอุตสาหกรรมรถยนต์ ซึ่งมีการเชื่อมที่ยุ่งยาก เช่น การเชื่อบริเวณใต้ท้องรถยนต์ การใช้คอมพิวเตอร์ควบคุมลำแสงโดยกระจกหักเห จะทำให้สามารถเชื่อมเป็นรูปโค้งต่าง ๆ ได้ ในขณะที่ชิ้นงานเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 1.5 m/min ได้ด้วย
   การเชื่อมที่อาศัยข้อดีของการเกิดความบิดเบี้ยวของจุดเชื่อมน้อย ๆ ได้แก่ การใช้เลเซอร์เชื่อมระหว่าง Main Gear และ Synchronizing Gear ของระบบส่งกำลังในรถยนต์ เพราะสามารถควบคุมรัศมีภายในของ Main Gear ให้ไม่เกิน 50 um การบิดเบี้ยวของ synchronizing Gear ไม่เกิน 130 um การทำงานลักษณะเดียวกันนี้อาจเชื่อมได้ด้วยลำอิเล็กตรอน แต่ต้องกระทำในสภาพสุญญากาศ ทำให้เกดความยุ่งยากในการทำงาน
   การทำ Heat Treatment แก่วัสดุด้วยเลเซอร์
   โลหะหรือวัสดุอื่น ๆ หลายชนิดต้องการอบความร้อนระยะหนึ่งเพื่อให้มีเนื้อแข็งขึ้น การทำ Heat Treatment เช่นนี้เป็นกระบวนการที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมเครื่องมือกลและอุตสาหกรรมรถยนต์ แต่ในบางกรณีอาจต้องการทำ Heat Treatment ที่จุดเล็ก ๆ ของชิ้นงานใหญ่ ตัวอย่างเช่นในอุตสาหกรรมรถยนต์ ต้องมีการทำ Heat Treatment ของลูกสูบรถยนต์ แต่การทำ Heat Treatment เป็นจุดเล็ก ได้จึงเป็นข้อดีเด่นที่มีประโยชน์มากในทางอุตสาหกรรม

การใช้เลเซอร์ในงานด้าน Micromachining และ Resistor Trimming
   ประโยชน์การใช้งานอีกลักษณะหนึ่งของเลเซอร์ได้แก่ Machining วัตถุที่มีขนาดเล็ก ๆ เช่น ลำแสงเลเซอร์ที่ถูกโฟกัสจะสามารถใช้ซ่อมแผงวงจรไฟฟ้าที่เกิดสภาพลัดวงจรได้ หรือนำไปแต่งหรือแก้ไขหน้ากากทางแสงที่ใช้ในงานด้าน Microcircuit เพราะควบคุมตำแหน่งทำงานได้แม่นยำ การโฟกัสภาพบนจอโทรทัศน์ก็หมายถึงการโฟกัสลำแสงเลเซอร์บนตำแหน่งของวัสดุนั้นรเอง ชิ้นงานสามารถเลื่อนได้โดยการปรับตำแหน่งของแท่นรองรับชิ้นงานนั้นเลเซอร์ที่ใช้ได้แก่เลเซอร์แยคขนาด 2 วัตต์ ที่ทำงานแบบให้ลำแสงต่อเนื่องและมีโมด หรือทำงานแบบคิวสวิชชิ่งโดยใช้ Acoustoop;tic shutter