Trochę o laserze
Lasery są to generatory promieniowania, które wykorzystują zjawisko emisji wymuszonej. Nazwa pochodzi od wyrażenia Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, co oznacza wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania. Promieniowanie lasera cechuje zbiór niezwykłych właściwości, które są nie możliwe do osiągnięcia w innych typach źródeł promieniowania. Jest to promieniowanie spójne w czasie i przestrzeni, charakteryzujące się polaryzacją, natomiast wiązka ma bardzo małą rozbieżność.Dzięki tym urządzeniom można w łatwy sposób otrzymać promieniowanie o bardzo małej szerokości linii emisyjnej. Jest to równoważne bardzo dużej mocy w wybranym, wąskim obszarze widma. Z kolei w laserze impulsowym istnieje możliwość uzyskania bardzo dużej mocy w impulsie, przy bardzo krótkim czasie trwania tego impulsu. Określenie laser tyczy się laserów, które emitują światło widzialne.
Najważniejszymi częściami lasera są ośrodek czynny, rezonator optyczny oraz układ pompujący. Ten ostatni dostarcza energii do ośrodka czynnego. Z kolei tam, w odpowiednich warunkach, mamy do czynienia z powstaniem akcji laserowej, czyli z kwantowym wzmacnianiem fotonów. Rolą układu optycznego jest wybranie odpowiednich fotonów.
Promieniowanie może oddziaływać z materią poprzez pochłanianie fotonów, czyli ich absorpcję, poprzez emisję spontaniczną oraz emisję wymuszoną. Istotne jest, że foton, który zostaje wyemitowany w wyniku emisji wymuszonej ma taką samą częstotliwość i polaryzację jak foton, który tą emisję wywołuje. Kiedy w ośrodku jest więcej atomów w stanie wzbudzonym aniżeli w stanie podstawowym, dochodzi do inwersji obsadzeń poziomów energetycznych. Stan wzbudzony to stan metastabilny, a to z kolei zapewnia magazynowanie energii do czasu wyemitowania jej jako wiązki laserowej. Jest to równocześnie warunek funkcjonowania urządzenia.
Atomy niektórych pierwiastków charakteryzują się poziomami energetycznymi, na których elektron pozostaje znacznie dłużej. Dzięki pobudzeniu zewnętrznym polem elektrycznym, elektrony w atomach mogą przejść do stanu metatrwałego, a tym samym wytworzyć inwersję obsadzeń. Zapewnia to lawinową emisję promieniowania koherentnego, czyli promieniowania o tej samej długości fali.