يشير الليزر إلى عدد كبير من الفوتونات التي لها نفس الخصائص تمامًا الناتجة عن انتقال الإلكترونات شبه المستقرة في الذرات من مستويات الطاقة العالية إلى مستويات الطاقة المنخفضة تحت إثارة الفوتونات الساقطة. عملية توليد الليزر هي عملية تضخيم الضوء الإشعاعي المحفز، أي أن مادة العمل بالليزر تمتص الطاقة الخارجية، مما يتسبب في انتقال المزيد والمزيد من الجزيئات عند مستوى الطاقة العالي لمادة العمل إلى مستوى الطاقة المنخفض، وعلى مستوى الطاقة في نفس الوقت، يتم إطلاق الفوتونات، وتمر الفوتونات عبر الرنين. التذبذب المستمر والتضخيم في التجويف يشكل الليزر. لذلك، لتوليد الليزر، يجب استيفاء ثلاثة شروط: مادة الليزر العاملة، ومصدر الإثارة الخارجي، وتجويف الرنين البصري.
في حالة التوازن الحراري، تتوافق جميع الجسيمات مثل الذرات الموجودة في الوسائط العامة مع توزيع بولتزمان، أي أن الكثافة العددية للجسيمات عند مستويات الطاقة المنخفضة أكبر من تلك الموجودة في مستويات الطاقة العالية. لتوليد ضوء الليزر، يجب أولاً تغيير توزيع الجسيمات بحيث تكون الكثافة العددية للجسيمات عند مستويات الطاقة العالية أكبر من تلك الموجودة في مستويات الطاقة المنخفضة. حالة التوزيع هذه تسمى "انعكاس رقم الجسيم". لا يمكن تحقيق عكس عدد الجسيمات إلا في وسائط خاصة، ولا يوجد حاليًا سوى بضع مئات من هذه الوسائط في الطبيعة. يمكن لهذه الوسائط الخاصة فقط أن تكون بمثابة المادة العاملة لليزر، والمعروفة أيضًا باسم وسط التنشيط. إنها الشروط اللازمة لتوليد الليزر.
بالإضافة إلى ذلك، يجب أيضًا أن تتمتع الجسيمات الموجودة في الحالة المثارة بعمر طويل بما فيه الكفاية. في المادة العاملة بالليزر، يكون متوسط عمر جسيمات الحالة المثارة طويلًا بشكل خاص، يصل إلى 10^-3 ثوانٍ أو حتى ثانية واحدة، وهو ما يسمى "الحالة شبه المستقرة". فقط في الحالة شبه المستقرة يمكن تحقيق عكس عدد الجسيمات، وبالتالي توفير الظروف اللازمة لتوليد ضوء الليزر.
ولتحقيق عكس عدد الجسيمات بين مستويات الطاقة العليا والدنيا للمادة العاملة، يجب توفير الطاقة من الخارج لإثارة الجزيئات عند مستوى الطاقة المنخفض إلى مستوى الطاقة العالي. وتسمى هذه العملية "الضخ" أو "الضخ". المواد التي توفر الطاقة لأداء هذه الوظيفة هي مصادر التحفيز. يجب أن تتطابق الخطوط الطيفية المنبعثة من مصدر الإثارة مع خطوط الامتصاص الطيفية لمادة العمل قدر الإمكان، وذلك لتحقيق أقصى تحويل للطاقة. تشمل طرق الإثارة الشائعة عمومًا الإثارة البصرية، والإثارة الكهربائية، والإثارة الكيميائية، والإثارة النووية، والإثارة الحرارية، وما إلى ذلك.
يمكن أن يتسبب مصدر الإثارة في تحقيق مادة العمل انعكاسًا لعدد الجسيمات، ولكن لإنتاج ليزر عالي النقاء، يجب أن يكون الإشعاع المحفز أكبر بكثير من الانبعاث التلقائي للمادة (ضجيج الخلفية لليزر) لضمان كثافة العدد الفوتونات في طيف معين عالية بما فيه الكفاية. هذا مطلوب مرنان بصري.
لا يمكن أن يوفر تجويف الرنين البصري ردود فعل بصرية ضرورية لتذبذب فوتونات الليزر فحسب، بل يحد أيضًا من تردد الليزر واتجاهه، مما يحسن أحادية اللون واتجاه الليزر. يتم تثبيت المرايا المحورية على طرفي تجويف الرنين. يقوم مصدر الإثارة بإثارة الذرات أو الجزيئات الموجودة في مادة العمل من خلال عملية الضخ لتوليد الإشعاع المحفز. تنعكس الفوتونات المنبعثة على طول محور تجويف الرنين مرة أخرى على طول المحور بواسطة المرايا، كما يشكل توليد فوتونات الإثارة عملية تضخيم تذبذب من نوع الانهيار الجليدي. إحدى المرآتين مرآة جزئية. يمكن إطلاق شعاع الضوء المتذبذب والمضخم على طول اتجاه المحور من خلال المرآة الجزئية لتوليد شعاع الليزر؛ بينما تنعكس الفوتونات التي تواجه مرآة الانعكاس الكلي الأخرى وتستمر في التذبذب. والتكبير مرة أخرى.
ليزر Ciellulu - مورد جهاز الوجه