Ла́зер— квантовый генератор, источник когерентного монохроматического электромагнитного излучения оптического диапазона. Обычно состоит из трёх основных элементов:

• Источник энергии (механизм «накачки» лазера).
• Рабочее тело лазера.
• Система зеркал («оптический резонатор»).
  Существует большое количество видов лазеров, использующих в качестве рабочей среды все агрегатные состояния вещества. Некоторые типы лазеров, например лазеры на растворах красителей или полихроматические твердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот (мод оптического резонатора) в широком спектральном диапазоне. Габариты лазеров разнятся от микроскопических для ряда полупроводниковых лазеров до размеров футбольного поля для некоторых лазеров на неодимовом стекле. Уникальные свойства излучения лазеров позволили использовать их в различных отраслях науки и техники, а также в быту, начиная с чтения и записи компакт-дисков и заканчивая исследованиями в области управляемого термоядерного синтеза.

Твердотельные лазеры

Твердотельный лазер работает на искусственно выращенных кристаллах рубина, алюмо-иттриевого граната и на стекле с примесью редкого элемента неодима. Стеклянный или кристаллический стержень вместе с импульсной лампой накачки окружен отражателем и помещен внутрь резонатора — между парой зеркал. Энергия световой вспышки превращается в лазерный импульс. Первый лазер на кристалле рубина длиной 1 сантиметр был построен в 1960 году Т. Мэйманом (США).

Твердотельные лазеры имеют большую расходимость луча и менее универсальны, чем газовые, но в импульсном режиме хорошо гравируют и режут металлы.

Плохо обрабатывают неметаллические материалы, так как некоторые виды таких материалов являются либо полностью, либо частично прозрачными для лазерного излучения. Излучение более чувствительно к неровной поверхности материала, поэтому часто станки на основе твердотельного лазера комплектуются небольшими столами.

Твердотельные лазеры на основе алюмоиттриевого граната. Накачка активного элемента производится высоковольтными разрядными лампами, непрерывными или импульсными. Длина волны излучения твердотельного лазера - 1 мкм. Режим генерации, соответственно, может быть непрерывным или импульсным, и еще есть режим так называемого гигантского импульса Q-switch.

Твердотельные лазеры неметаллические материалы режут значительно хуже газовых, однако имеют преимущество при резке металлов - по той причине, что волна длиной 1 мкм отражается хуже, чем волна длиной 10 мкм. Медь и алюминий для волны длиной 10 мкм - почти идеально отражающая среда. Но, с другой стороны, сделать CО2-лазер проще и дешевле, чем твердотельный.

Лазер- это устройство для усиления света за счет вынужденного излучения , содержащиеся в УФ, ИК и видимой областях электро-магнитного излучения. Лазеры, которое генерируют электро-магнитные волны в см диопазоне- мазеры.

Типы:

-Классификация по типу использования среды: твердотельные, газовые, полупроводниковые, жидкостные

- Более точная классификация учитывает также и методы накачки: оптические, тепловые, химические, электроионизационные

- По типу работы: непрерывные и импульсивные

Устройство:

- активная среда (в кот создаются состояния с инверсией населенности)

- система накачки (устройство для создания инверсии в активной среде)

- оптический резонатор (устройство кот формирует выходящий пучек фотонов)

Принцип работы твердотельного лазера

Кристалл рубина представляет собой оксид алюминия А12О3 , в кристаллической решетке которого некоторые из атомов А1 замещены трехвалентными ионами Сг (0,03 и 0,05 % ионов хрома соответственно для розового и красного рубина).. При облучении ионного кристалла атомы хрома переходят в возб.состояние при этом возможен либо обратный спонтанный переход, кот если происходит, то мгновенно, либо переход на 2-ой энерг. уровень ,такой переход наиболее вероятен .При этом избыток энергии передается атомом Rbв таком состоянии возбужденный атом хрома может находится существенно дальше (t= 10-3с) . На спонтанный переход t=10-8. А спонтанный переход одного из атомов спровоцирует вынужденный переход соседних атомов в основное состояние. Такое вынужденное излучение будет распространятся и наростать по всему объему кристалла.