Laserul este o tehnologie deosebit de importantă în lumea modernă, utilizată în domenii precum medicina, telecomunicaţii, construcţii, industria militară şi multe altele. În esenţă, laserul funcţionează prin emiterea unui fascicul concentrat de lumină, care este apoi direcționat spre o ţintă specifică.
Pentru a înţelege cum funcţionează laserul, trebuie să se înţeleagă mai întâi cum funcţionează lumina. Lumina este compusă din fotoni, particule mici care poartă energie electromagnetică. În general, aceste particule se deplasează în toate direcţiile, dar laserul funcţionează prin forțarea lor să se deplaseze într-o singură direcţie, creând astfel un fascicul de lumină concentrat şi coerent.
Procesul de a produce un fascicul de lumină coerent şi concentrat este numit amplificare prin emisie stimulată a radiaţiei, sau abreviat ASE. Acest proces implica punerea în contact a unui material cu un agent stimulator, precum un alt fascicul de lumină sau o descărcare electrică, care determină fotoni să se afle într-un stadiu de excitație. Când aceşti fotoni excitați se întâlnesc cu alţi fotoni care se deplasează în aceeaşi direcţie şi au aceeaşi frecvenţă, aceştia sunt eliberaţi din starea de excitație, emiţând în acelaşi timp noi fotoni. Aceasta amplificare a fotoniilor rezultă în creşterea intensităţii fasciculului de lumină şi, prin urmare, în crearea unui fascicul de lumină coerent şi concentrat.
Pentru a asigura ca fasciculul de lumină se deplasează într-o singură direcţie, este necesar un sistem de oglindă, care reflectă lumina înapoi în mediu amplificator. Oglinda reflectă aproape întotdeauna un anumit procentaj din lumina incidentă, astfel încât pentru a obţine un fascicul puternic, este necesară o amplificare continuă a luminii în interiorul mediului amplificator.
Acest proces este controlat printr-un alt component important al laserului, numit rezonator. Rezonatorul este un dispozitiv optic format din două sau mai multe oglinzi care sunt plasate astfel încât lumina să se reflecte între ele. Acest lucru determina lumina să se concentreze şi să se amplifice la fiecare reflecţie, până când devine suficient de puternică pentru a fi emisă ca un fascicul de lumină coerent şi concentrat.
În general, laserul poate fi construit în mai multe moduri, fiecare cu avantaje şi dezavantaje specifice. De exemplu, laserul cu dioxid de carbon este folosit frecvent în aplicaţii industriale, datorită puterii sale mari şi eficienţei energetice. Pe de altă parte, laserii cu semiconductori sunt folosiţi în telecomunicaţii, datorită dimensiunii reduse şi a consumului redus de energie.
