Os três principais componentes funcionais de um laser

Os três principais componentes funcionais de umlasersão a fonte da bomba, o meio de ganho e a cavidade ressonante.

A fonte da bomba fornece a fonte de luz para o laser. O meio de ganho (também conhecido como meio de trabalho) absorve a energia fornecida pela fonte da bomba e amplifica a luz. A cavidade ressonante forma o circuito entre a fonte da bomba e o meio de ganho, e a cavidade ressonante oscila em um modo selecionado para produzir luz laser.

A fonte da bomba, como fonte de energia, gera fótons para excitar o meio de ganho. Os fótons emitidos pela fonte da bomba bombeam as partículas no meio de ganho do estado fundamental para um nível de energia mais alto, alcançando inversão populacional. Os mecanismos de excitação incluem excitação óptica (bombeamento óptico), excitação de descarga de gás, excitação química e excitação nuclear. Atualmente, os lasers de semicondutores de alta potência (LDS) são comumente usados ​​como fontes da bomba, principalmente para converter energia elétrica em energia luminosa.

O meio de ganho atinge a inversão da população e amplifica a luz e também determina o comprimento de onda do laser de saída. A mídia de ganho pode ser líquido, gases ou sólidos. Os líquidos incluem soluções orgânicas, os gases incluem dióxido de carbono e sólidos incluem rubi. O requisito fundamental para um meio de ganho é que ele gera fótons após a estimulação, em vez de converter luz em calor. As partículas dentro dele devem ser relativamente isoladas, permitindo que ocorram transições entre os níveis de energia.

Uma cavidade ressonante serve principalmente o objetivo de "armazenar" e "purificar" a luz do laser. Uma cavidade ressonante normalmente consiste em dois espelhos, mas os acopladores também podem ser usados ​​para formar vários ressonadores de anel. Os fótons saltam entre os espelhos, induzindo continuamente a radiação estimulada no meio de ganho e gerando luz a laser de alta intensidade. Além disso, a cavidade ressonante garante que os fótons dentro da cavidade tenham frequência/comprimento de onda consistente, fase e direção, resultando em excelente diretividade e coerência da luz do laser.