Un laser è un fascio di fotoni coerente e focalizzato; coerente, in questo contesto, significa che è tutta una lunghezza d'onda, a differenza della luce ordinaria che piove su di noi in molte lunghezze d'onda.
L'acronimo laser sta per "amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni". I laser funzionano come risultato di effetti risonanti. L'output di un laser è un campo elettromagnetico coerente. In un fascio coerente di energia elettromagnetica, tutte le onde hanno la stessa frequenza e fase.
In un laser di base, una camera chiamata cavità è progettata per riflettere internamente le onde infrarosse (IR), luce visibile o ultravioletta (UV) in modo che si rafforzino a vicenda. La cavità può contenere gas, liquidi o solidi. La scelta del materiale della cavità determina la lunghezza d'onda dell'uscita. Ad ogni estremità della cavità c'è uno specchio. Uno specchio è totalmente riflettente e non lascia passare alcuna energia; l'altro specchio è parzialmente riflettente, consentendo il passaggio di circa il 5% dell'energia. L'energia viene introdotta nella cavità da una fonte esterna; questo si chiama pompaggio.
Come risultato del pompaggio, all'interno della cavità del laser appare un campo elettromagnetico alla frequenza naturale (risonante) degli atomi del materiale che riempie la cavità. Le onde si riflettono avanti e indietro tra gli specchi. La lunghezza della cavità è tale che i fronti d'onda riflessa e riflessa si rinforzano a vicenda in fase alla frequenza naturale della sostanza della cavità. Le onde elettromagnetiche a questa frequenza di risonanza emergono dall'estremità della cavità avente lo specchio parzialmente riflettente. L'output può apparire come un raggio continuo o come una serie di impulsi brevi e intensi.
Il laser a rubino, un tipo semplice e comune, ha una cavità a forma di bastoncello composta da una miscela di ossido di alluminio solido e cromo. L'uscita è in impulsi che durano circa 500 microsecondi ciascuno. Il pompaggio avviene per mezzo di un tubo flash elicoidale avvolto attorno all'asta. L'output è nella gamma visibile in rosso.
Un laser blu ha una lunghezza d'onda inferiore rispetto al laser rosso e la capacità di memorizzare e leggere da due a quattro volte la quantità di dati.
Il laser elio-neon è un altro tipo popolare, preferito dagli appassionati di elettronica a causa del suo costo contenuto. Come suggerisce il nome, ha una cavità piena di elio e gas al neon. L'output del dispositivo è cremisi brillante. Altri gas possono essere utilizzati al posto dell'elio e del neon, producendo fasci di diverse lunghezze d'onda. L'argon produce un laser con un'uscita visibile blu. Una miscela di azoto, anidride carbonica ed elio produce un output IR.
I laser sono una delle invenzioni più significative sviluppate durante il XX secolo. Hanno trovato un'enorme varietà di usi nell'elettronica, nell'hardware del computer, nella medicina e nella scienza sperimentale.