Лазер состоит из трех основных частей:
Источник накачки — это часть, которая обеспечивает энергией лазерную систему. Примерами источников накачки являются электрические разряды, импульсные лампы, дуговые лампы, свет от другого лазера, химические реакции и даже взрывные устройства. Тип используемого источника накачки в основном зависит от среды усиления , и это также определяет, как энергия передается в среду. Гелий-неоновый (HeNe) лазер использует электрический разряд в газовой смеси гелия и неона, лазер Nd:YAG использует либо сфокусированный свет от ксеноновой импульсной лампы , либо диодные лазеры , а эксимерные лазеры используют химическую реакцию.
Среда усиления является основным определяющим фактором рабочей длины волны и других свойств лазера. Среды усиления из разных материалов имеют линейный спектр или широкий спектр. Среды усиления с широким спектром позволяют настраивать частоту лазера. Существуют сотни, если не тысячи различных сред усиления, в которых была достигнута работа лазера (см. список типов лазеров для списка наиболее важных). Среда усиления возбуждается источником накачки для создания инверсии населенности , и именно в среде усиления происходит спонтанное и стимулированное излучение фотонов, что приводит к явлению оптического усиления или усиления.
Примеры различных усиливающих сред включают в себя:
Оптический резонатор , или оптическая полость , в своей простейшей форме представляет собой два параллельных зеркала, размещенных вокруг усиливающей среды, которые обеспечивают обратную связь света. Зеркала имеют оптические покрытия , которые определяют их отражательные свойства. Обычно одно из них будет высоким отражателем , а другое — частичным отражателем . Последнее называется выходным ответвителем , поскольку оно позволяет части света покидать полость для создания выходного луча лазера.
Свет из среды, полученный в результате спонтанного излучения , отражается зеркалами обратно в среду, где он может быть усилен стимулированным излучением . Свет может отражаться от зеркал и, таким образом, проходить через среду усиления много сотен раз, прежде чем выйти из полости. В более сложных лазерах используются конфигурации с четырьмя или более зеркалами, образующими полость. Конструкция и выравнивание зеркал относительно среды имеют решающее значение для определения точной рабочей длины волны и других атрибутов лазерной системы.
Другие оптические устройства, такие как вращающиеся зеркала, модуляторы, фильтры и поглотители, могут быть помещены внутрь оптического резонатора для создания различных эффектов на выходе лазера, таких как изменение длины волны работы или создание импульсов лазерного света.
Некоторые лазеры не используют оптический резонатор, а вместо этого полагаются на очень высокий оптический коэффициент усиления для создания значительного усиленного спонтанного излучения (ASE) без необходимости обратной связи света обратно в среду усиления. Такие лазеры называются суперлюминесцентными и излучают свет с низкой когерентностью , но высокой пропускной способностью . Поскольку они не используют оптическую обратную связь, эти устройства часто не классифицируются как лазеры.