激光器就是能產生激光的儀器。在激光原理提出的幾十年里,普通光源依然是自發(fā)輻射占主導地位,在相當長時間內,人們還不能控制電子的微觀運動過程,因而未能找到在技術上實現(xiàn)激光占主導地位的途徑。例如,在實際使用的激光器中,其光源并不是激光,即受激輻射過程的原始光信號并不是來源于外界,而是來源于激光器內的自發(fā)輻射。自發(fā)輻射的光在發(fā)射方向上是完全無規(guī)則的,如同普通光源發(fā)出的光一樣。怎樣使它成一個方向呢?顯然這是技術上的問題而非科學所能解決的。
本世紀50年代,湯斯、巴索夫和普羅霍羅夫發(fā)明了微波激射器,這種激射器中分子的振蕩能獲得厘米波,此外,人們對電子共振振蕩研究發(fā)現(xiàn),它可以產生電波。
人們在使用電子管的微波振蕩時,發(fā)現(xiàn)微波的波長愈短,振蕩就愈困難。但有意思的是,解決這個難題的不是電子,而是利用原子或分子微波產生振蕩
這一原理指出,激光器應由工作物質、激勵源及諧振腔三個基本部分組成。
工作物質實際上就是放大介質,對它的要求是:這種物質中的原子從激發(fā)態(tài)恢復成基態(tài)的過程中,要有一個中間狀態(tài)存在,原子在中間狀態(tài)停留的時間比在激發(fā)態(tài)停留的時間要長得多。由于有這一狀態(tài)(亞穩(wěn)態(tài))存在,在外界的不斷刺激下,就可以使處于這一狀態(tài)的原子在數(shù)量上比處于基態(tài)的原子要多。
技術人員根據這一要求開始尋找工作物質,結果發(fā)現(xiàn),在自然界中的許多物質,甚至幾乎在所有的物質形式中(原子氣體、分子氣體、有機染料、固體中的晶體、玻璃及半導體等),都找到了能提供激光工作狀態(tài)的物質。從氟、氯、溴、碘到鈉、鉀、銫、銣;從氫、氧、氮、水到金、銀、銅、鐵;從紅墨水、藍墨水到紅寶石、藍寶石都可以做放大介質。這些物質都有絕妙的本領,能使某個特定頻率的光得到放大。但為了研制性能更加優(yōu)越的激光器,對放大介質也必須進行選擇。正因為如此,才有今天的氣體激光器(氦—氖激光器,氮氣激光器,二氧化碳激光器)、液體激光器(染料激光器)、固體激光器(紅寶石激光器、釔鋁石榴石激光器)和半導體激光器(砷化鎵激光器)。而每一種激光器又因為它們的波長和工作方式不同,因而用途也就不盡相同。
激勵源是不斷地給產生受激輻射的原子或分子以激發(fā)能量的裝置。激勵源的激發(fā)方法有許多種,可以是光激發(fā)、電激發(fā)和化學反應激發(fā)等。世界第一臺激光器就是以紅寶石作工作介質,以閃光燈作激勵源的。