Quali sono i diversi tipi di laser?

Esistono tre tipi di laser: stato solido, gas e liquido. Mentre tutti funzionano secondo gli stessi principi generali, sono differenziati in base al mezzo che impiegano per creare l'azione del laser.

Nei laser a stato solido, una corrente elettrica pompa elettroni nel mezzo laser - in genere un semiconduttore - elettroni eccitanti che sono fissati nel mezzo. Spinti in stati di energia più elevata, una condizione nota come inversione di popolazione, gli elettroni eccitati decadono rapidamente in stati di energia più bassa, rilasciando l'energia in eccesso come fotoni. Gli specchi posizionati con cura rimbalzano i fotoni colpendoli ad angoli di 90 gradi avanti e indietro, a loro volta stimolando altri elettroni eccitati ad emettere fotoni con identiche lunghezze d'onda, direzioni di propagazione e polarizzazioni; questo è un processo chiamato amplificazione. Poiché gli specchi hanno una riflettività ineguale, i fotoni riescono infine a fuggire e la loro uscita costituisce l'azione laser.

I primi laser a semiconduttore a stato solido furono costruiti nel 1963. Prima di quello, e a partire dal primo laser mai costruito nel 1958, i laser a stato solido erano basati su isolante, in genere utilizzando un mezzo di vetro o cristallo come il rubino che veniva pompato da un altro sorgente di luce non laser per ottenere un'inversione di popolazione. Con lo sviluppo della tecnologia, i laser sono stati utilizzati per pompare altri laser. I laser a stato solido hanno una varietà di applicazioni mediche e industriali.

I laser a gas sono apparsi per la prima volta nel 1960. Inizialmente, hanno usato una miscela di elio e neon come mezzo, con l'anidride carbonica che veniva dopo. In entrambi i casi, una corrente elettrica ad alta tensione e alta frequenza crea una scarica elettrica in un tubo contenente il gas, causando un'inversione della popolazione . I laser a gas possono anche utilizzare mezzi più potenti e volatili come l'idrogeno e il fluoro - entrambi si trovano comunemente nel carburante per missili - dove la combustione dei gas agisce come una pompa. I laser a gas sono generalmente i laser più potenti e spesso citati in relazione ad applicazioni militari di tipo donchisciottesco, dette anche "raggi della morte".

I laser liquidi impiegano composti colorati trasportati da un solvente, che vengono quindi pompati attraverso altre fonti luminose fino al punto in cui gli elettroni occupano livelli di energia più elevati. È possibile utilizzare una vasta gamma di materiali, tra cui rame, cromo, coloranti, sali metallici o persino gelatina. Con un flusso controllato di fluido che passa sulla pompa, i laser a liquido si stabilizzano più facilmente rispetto ad altri tipi di laser, rendendoli utili nella separazione degli isotopi, nella misurazione e nella produzione di circuiti integrati.