Ла́зер, или опти́ческий ква́нтовый генера́тор, — устройство, преобразующее энергию накачки в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.
Ла́зер — квантовый генератор, источник когерентного монохроматического электромагнитного излучения оптического диапазона. Обычно состоит из трёх основных элементов:
- Источник энергии.
- Рабочее тело лазера.
- Система зеркал.
С самого момента разработки лазер называли устройством, которое само ищет решаемые задачи. Лазеры нашли применение в самых различных областях.
Лазерный диод — полупроводниковый лазер, построенный на базе диода. Его работа основана на возникновении инверсии населённостей в области p-n перехода при инжекции носителей заряда.
Полупроводниковый лазер — твердотельный лазер, в котором в качестве рабочего вещества используется полупроводник. В таком лазере, в отличие от лазеров других типов, используются излучательные переходы не между локализованными уровнями энергии атомов, молекул и ионов, а между разрешёнными энергетическими зонами или подзонами кристалла. В полупроводниковом лазере накачка осуществляется:
- непосредственно электрическим током ;
- электронным пучком;
- электромагнитным излучением.
Твердоте́льный ла́зер — лазер, в котором в качестве активной среды используется вещество, находящееся в твёрдом состоянии.
Суперлюминесцентный диод — полупроводниковые светоизлучающие приборы (светодиоды), работающие в режиме суперлюминесценции.
Волоконная оптика — под этим термином понимают
- раздел оптики, который изучает физические явления, возникающие и протекающие в оптических волокнах, либо
- продукцию отраслей точного машиностроения, имеющую в своём составе компоненты на основе оптических волокон.
Лазер с ядерной накачкой — это лазерное устройство, возбуждение активной среды которого происходит за счёт ионизирующего излучения от ядерных реакций. Длина волны излучения такого устройства может быть от дальнего ИК-диапазона до рентгеновского. Одним из таких лазеров является рентгеновский лазер с ядерной накачкой, основная энергия лазерного излучения которого генерируется в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения. Существующие рентгеновские лазеры приводятся в действие различными способами, основными из которых являются ядерный либо термоядерный взрыв, инверсное излучение возбуждённых плазменных сред, излучение возбуждённых твердотельных сред либо синхротронное излучение пучка электронов при пролёте через область переменного магнитного поля (FEL-лазер).
Nd:YAG лазер — твердотельный лазер, имеющий различные варианты накачки - либо от лазерных диодов с длиной волны 1064 нм (маломощные компактные лазеры - DPSS), либо от газосветных (заполненных ксеноном и криптоном) импульсных ламп. В качестве активной среды используется алюмо-иттриевый гранат («YAG», Y3Al5O12), легированный ионами неодима (Nd).
Титан-сапфировый лазер (Ti:Sapphire лазер, Ti:Sa лазер) — лазеры с широкой полосой генерации (700—1100 нм). Активная среда титан-сапфирового лазера традиционно выполняется в виде короткого (2—10 мм) стержня (диска) из монокристалла сапфира (корунда — Al2O3) с примесью ионов Ti3+. Концентрация примеси выбирается из условия поглощения примерно 90 % излучения накачки. Широкая полоса усиления позволяет осуществлять перестройку длины волны лазерной генерации или генерацию сверхкоротких импульсов.
Лазеры сверхкоротких импульсов, лазеры УКИ (ПКИ), фемтосекундные лазеры — оптические квантовые генераторы, способные генерировать импульсы лазерного излучения, которые содержат достаточно малое число колебаний оптического поля.
Ла́зерная ука́зка — портативный квантово-оптический генератор когерентных и монохроматических электромагнитных волн видимого диапазона в виде узконаправленного луча. В большинстве случаев изготавливается на основе красного лазерного диода, который излучает в диапазоне 635—670 нм, и коллиматора — двояковыпуклой линзы для организации узконаправленного луча. Сходное устройство имеют более редкие синие и фиолетовые указки и пока (2016) ещё более редкие зелёные. До начала-середины 2010-х годов зелёные лазерные указки имели сложное строение и представляли собой твердотельный лазер с накачкой инфракрасным лазерным диодом и последующим нелинейным элементом для удвоения частоты.
Лазерная терапия — один из видов альтернативной медицины, основанный на применении излучения оптического диапазона, источником которого является лазер, особенностью такого светового потока является наличие одной фиксированной длины волны. Средние мощности физиотерапевтических лазеров чаще всего находятся в пределах 1-100 мВт, импульсные мощности от 5 до 100 Вт при длительности световых импульсов 100—130 нс. Выбор значений энергетических параметров существенно зависит от режима работы лазера и методики.
Лазерный целеуказатель (ЛЦУ) или Лазерный прицел — портативное устройство, генерирующее лазерное излучение в видимом или инфракрасном диапазоне спектра. Используется для ускорения и облегчения прицеливания на коротких и средних дистанциях стрельбы.
Ла́зер на свобо́дных электро́нах — вид лазера, излучение в котором генерируется моноэнергетическим пучком электронов, распространяющимся в ондуляторе — периодической системе отклоняющих полей. Электроны, совершая периодические колебания, излучают фотоны, энергия которых зависит от энергии электронов и параметров ондулятора.
Волоко́нный ла́зер — лазер, активная среда и, возможно, резонатор которого являются элементами оптического волокна. При полностью волоконной реализации такой лазер называется цельноволоконным, при комбинированном использовании волоконных и других элементов в конструкции лазера он называется волоконно-дискретным или гибридным. Волоконные лазеры применяются в промышленности для резки металлов и маркировки продукции, сварки и микрообработки металлов, в линиях волоконно-оптической связи. Их основными преимуществами являются высокое оптическое качество излучения, небольшие габариты и возможность встраивания в волоконные линии.
Перестраиваемый лазер — лазер, длина волны излучения которого может изменяться в спектральном диапазоне, ширина которого существенно больше ширины линии излучения лазера. Далеко не все лазеры имеют такую возможность. Перестраиваемые лазеры могут быть твердотельными, жидкостными, волоконными, полупроводниковыми, гибридными и т. д. Наибольшие области спектральной перестройки линии излучения имеют твердотельные лазеры: титан-сапфировый лазер, Cr:ZnSe лазер, Fe:ZnSe лазер, и жидкостные лазеры: лазер на красителях (400—700 нм). В последние годы в связи с прогрессом в разработке высокоэффективных нелинейных кристаллов альтернативой перестраиваемым лазерам в ряде применений могут быть оптические параметрические генераторы, накачиваемые лазерами с фиксированной длиной волны излучения. Перестройка длины волны излучения такого генератора производится при помощи изменения ориентации или температуры нелинейного кристалла.
Накачка лазера — процесс перекачки энергии внешнего источника в рабочую среду лазера. Поглощённая энергия переводит атомы рабочей среды в возбуждённое состояние. Когда число атомов в возбуждённом состоянии превышает количество атомов в основном состоянии, возникает инверсия населённости. В этом состоянии начинает действовать механизм вынужденного излучения и происходит излучение лазера или же оптическое усиление. Мощность накачки должна превышать порог генерации лазера. Энергия накачки может предоставляться в виде света, электрического тока, энергии химической или ядерной реакций, тепловой или механической энергии.
Диодно-лазерная абсорбционная спектроскопия — метод измерения концентрации веществ в среде с использованием перестраиваемых диодных лазеров и учётом абсорбционных свойств самого вещества.