لیزر دستگاهی است که می‌تواند از طریق یا فرایند مشخص یک باریکه نوری تولید کند. لغت لیزر (LASER) مخفف عبارت “تقویت نور به کمک گسیل القایی تابش” است. به طور معمول لیزر از قسمت‌های اصلی زیر تشکیل شده است (شکل ۱):
- دمنده، یک منبع انرژی خارجی است که موجب برانگیخته شدن الکترون‌ها به تراز بالاتر و ایجاد وارونگی جمعیت در محیط فعال لیزر می‌گردد. فرایند دمش می‌تواند از روش‌های نوری، الکتریکی، شیمیایی، گرمایی و ... صورت گیرد.
- محیط تقویت کننده یا فعال، که موجب افزایش شدت باریکه نور از طریق پدیده گسیل القایی می‌گردد. در واقع زمانی که باریکه‌ای از نور از محیطی عبور کند که در حالت برانگیخته باشد، در صورتی که اختلاف انرژی بین تراز برانگیخته و حالت پایه آن محیط با انرژی فوتون‌های فرودی برابر باشد، فوتون فرودی الکترون‌های تراز برانگیخته را به واهلش یا گسیل القایی وادار می‌نماید. فوتون‌های ایجاد شده در این این فرایند، در همان راستای فوتون‌های فرودی هم‌انرژی و همفاز با آنها خواهند بود.
- تشدیدکننده یا کاواک نوری، از دو آیینه تشکیل شده و موجب بازگرداندن مکرر باریکه نور به محیط فعال جهت تقویت بیشتر آن می‌شود. بعلاوه این قسمت در همدوسی و تکفامی نور لیزر موثر است. یکی از آیینه‌ها نیم‌نقره‌اندود بوده یا سوراخی در آن تعبیه شده و بخشی از باریکه نور به عنوان خروجی لیزر از آن می‌گذرد.
شکل ۱: طرح کلی دستگاه لیزر شامل کاواک نوری، محیط فعال و دمنده
در لیزر دمنده محیط فعال را به حالت وارونگی جمعیت می‌برد در اثر گسیل القایی نور داخل کاواک لیزر تولید و طی رفت برگشت‌های متوالی در تقویت می‌شود. همواره بخشی از نور داخل کاواک از آیینه نیم‌نقره‌اندود از آن خارج می‌گردد. این نور خروجی، همان نور لیزر است و می‌تواند ویژگی‌های زیر را داشته باشد:
- همدوس
- تکفام با بسامد مشخص
- قطبیده
- واگرایی مشخص
- مد فضایی مشخص
- توان یا انرژی خروجی مشخص
ابعاد لیزر بسته به نوع و کاربرد آن می‌تواند به کوچکی یک بلور نمک (در لیزرهای نیمه‌رسانا) تا بزرگی یک ساختمان (برای لیزرهای حالت جامد یا گازی) باشد.
مراجع
- William T. Silfvast, Lasers, In Encyclopedia of Physical Science and Technology (Third Edition), edited by Robert A. Meyers,, Academic Press, New York, 2003, Pages 267-281, ISBN 9780122274107
- Svelto, Orazio. "Principles of lasers." (1998): 1976.