laser [angleško light amplification by stimulated emission of radiation, ‘ojačenje svetlobe s stimuliranim oddajanjem sevanja’], izvor svetlobe z ostro določeno valovno dolžino in konstantno fazno povezavo med posameznimi mesti v curku (koherenca). Deluje po načelu stimulirane emisije, pojavu, pri katerem svetlobni kvant oz. foton z določeno energijo sproži prehod vzbujenega atoma v stanje z manjšo energijo. Atom pri prehodu odda foton z enako energijo (oz. valovno dolžino) in enako smerjo, fazo in polarizacijo, kot jo je imel foton, ki je prehod sprožil. Novi in stari foton pri potovanju po snovi prožita nove prehode, pri čemer nastane množica enakih fotonov. Snovi, ki jih lahko uporabijo v laserju, morajo imeti dve kvantni stanji z razl. energijama, njuna energijska razlika pa mora ustrezati valovni dolžini svetlobe, ki jo želimo z laserjem pridobivati. Med delovanjem laserja mora biti stanje z višjo energijo bolj zasedeno kakor stanje z nižjo. Takšno obrnjeno oz. inverzno zasedbo dobimo z vzbujanjem snovi, tj. procesom, pri katerem atomom v snovi dovajamo energijo (npr. s trki, z optičnim črpanjem, z rekombinacijo). Pri tem elektroni iz osnovnega stanja preskočijo na katero od višjih energijskih stanj. Elektron lahko iz vzbujenega stanja nazaj v osnovno stanje preskoči (po času pribl. 10–8 s) sam od sebe (spontana emisija sevanja) ali pa ga k temu spodbudi mimoidoči foton (stimulirana oz. inducirana emisija sevanja). Snov je vstavljena med dve zrcali, ki delujeta kot resonator. Nastali plaz svetlobnih fotonov z enako frekvenco in fazo se večkrat odbije na zrcalnih ploskvah in pri tem prehaja skozi delovno snov. Pri tem se vsakokrat nekoliko ojači. Eno od zrcal je polprepustno (nekaj svetlobe prepusti, nekaj pa odbije) in skozenj izhaja curek laserske svetlobe. Podobno deluje maser, s katerim namesto svetlobe pridobivajo curke mikrovalov. V zadnjem času razvijajo laserje za rentgensko svetlobo (raser), ki bo v primerjavi s svetlobnim znatno močnejši, in laserje za sevanje gama (gaser).
Vrste laserjev Pri rubinskem laserju je delovna snov paličast, nekaj cm dolg kristal rubina, ki vsebuje nekaj kromovih atomov; zaradi teh v kristalu nastaja inverzna zasedba. Kristal je na obeh straneh natančno zbrušen in stoji v resonatorju med dvema zrcaloma. Za vzbujanje navadno uporabijo ksenonsko svetilko, ki oddaja sunke močne svetlobe. Iz laserja izhaja svetloba rubinsko rdeče barve. Po zgradbi mu je podoben YAG-laser (Yttrium-Aluminium-Granat) s primešanimi atomi neodima. Oddaja svetlobo na ultravijoličnem območju. Oba laserja oddajata snop svetlobe z zelo visoko gostoto moči (do 1020 W/m2), ker lahko z vzbujanjem prejeto energijo oddata v zelo kratkem času (npr. 1012 W v času ene pikosekunde oz. 10–12 s). K trdnosnovnim laserjem sodi še diodni laser (polprevodniški laser); te vrste je galij-arzenidni laser (GaAs-laser), ki je veliko v rabi pri prenosu signalov po optičnih vlaknih. Najbolj razširjeni plinski laserji so helij-neonski laser (He-Ne-laser), ki oddaja rdečo svetlobo, argonski laser (Ar-laser) z več spektralnimi črtami v zelenem in modrem delu spektra in ogljikovodioksidni laser (CO2-laser), ki seva močno infrardečo svetlobo. V barvilnih laserjih so kot delovna snov uporabljene različne organske molekule. Ker barvila sevajo svetlobo na širokem spektralnem območju, lahko s temi laserji v širokem obsegu spreminjajo barvo izsevane svetlobe. Kemijski laserji so reakcijski sistemi, katerih oddana sevalna energija izvira iz kemijskih reakcij (npr. pri eksplozivnem spajanju z vodikom).
Uporaba laserja V zadnjih letih se je uporaba laserjev zelo razširila. Zaradi zelo ozkega in močnega laserskega snopa rabijo za obdelavo materialov, predvsem za varjenje in vrtanje trdih in težko taljivih materialov. V telekomunikacijah z modulacijo laserskega žarka prenašajo signale, v fotografiji jih uporabljajo pri holografiji, v tiskarstvu pa pri svetlobnem stavku in v laserskih tiskalnikih. V merilni tehniki z njimi zelo natančno merijo razdalje (npr. do Lune, Venere in Marsa), pri gradnji predorov z njimi preverjajo smer vrtanja. Pri varstvu okolja prek absorpcije in sipanja curka laserske svetlobe merijo onesnaženost zraka in vode. V fiziki in kemiji so laserji odprli številne nove možnosti. Z njimi lahko z ostro določeno frekvenco vzbujajo kemične ali fizikalne sisteme, uporabljajo jih v postopkih za ločevanje izotopov, z njimi skušajo vzpostaviti nadzorovano jedrsko zlivanje. Z laserji merijo in preverjajo številne naravne konstante (gravitacijsko valovanje, svetlobna hitrost); šele z uporabo laserskih curkov je mogoče opazovati in meriti procese v zgorevalni komori motorja z notranjim zgorevanjem. Uporabljajo jih tudi v vojaške namene (vesoljski poleti). Med najpomembnejša področja uporabe laserja v medicini sodi laserska kirurgija. Medtem ko lasersko svetlobo že dolgo uporabljajo za rezanje tkiv in pri transplantaciji očesne mrene, omogoča povezava laserja s fleksibilnim svetlobnim vodnikom tudi zdravljenje močno krvavečih poškodb jeter, odpravljanje vtetoviranih znamenj na koži, zdravljenje tumorjev v žilah, želodčnih čirov, čiščenje poapnenih žil ter razbijanje ledvičnih in želodčnih kamnov ali kamnov v sečevodu.
Zgodovina A. Einstein je 1917 napovedal možnost stimulirane emisije v plinih, 1940 pa je nekemu sovjetskemu fiziku na osnovi te napovedi uspelo ojačiti svetlobo. Teoretične osnove za gradnjo laserja so konec 50. let predstavili N. G. Basov, A. M. Prohorov in Ch. H. Townes (1964 so vsi prejeli Nobelovo nagrado za fiziko). 1960 so izdelali prvi rubinski laser, 1961 pa prvi plinski laser.
Dostopnost