作者:David Herres
最常见的激光器的心脏是光学腔。它通常是圆柱形的，包含增益介质。增益介质是光通过的材料，也是光放大发生的地方。
高度抛光的镜子位于光学腔的两端。电流或光形式的能量激发气体或液体增益介质以产生激光。它在两面镜子之间来回反射。相干激光每穿过增益介质一次，光就被放大一次。后镜是100%反光的。相比之下，前镜的反射率通常为99%;也就是说，它是部分透明的。在每个周期中，有少量的光从部分透明的镜子中逸出。但是由于这种循环的频率很高，所以发射出的光的数量可能相当可观。这种辐射是受刺激的，而不是自发的，它是相干的，由此产生的输出是一束激光。
许多不同的材料可以用作增益介质。在氦氖激光器中，介质是主要由氦和约10%氖组成的气体。为了启动激光，放电使气体电离。由此产生的等离子体含有许多处于亚稳态的He原子。在这些状态下，其中一个He价电子上升到一个较高的能级，并保持相对较长的时间。亚稳态He原子和Ne原子之间的碰撞将一个Ne电子推到与一个He电子相匹配的更高能级。当Ne原子占优势，电子处于高能态时，存在激光作用。这是一个很容易满足的条件，因为提供能量的He原子比Ne原子多得多。
在二氧化碳激光器中，气体是CO的混合物2N2H2和/或Xe和He。这里电子激发N2电子。有一个碰撞能量转移在N2和有限公司2用于激光的能引起分子群反转的分子(激发原子和低能量原子之间足以产生光学增益的差值)。激光离开N2处于低激发态的分子。通过与冷的氦原子碰撞，它们过渡到基态，这加热了必须从气体中耗尽的氦原子或通过撞击容器壁而冷却的氦原子。
二氧化碳激光器具有高输出能力——连续输出10千瓦，短脉冲输出功率更大。他们能切割和焊接金属。
一些其他类型的激光器是红宝石激光器，氩离子激光器，钕钇铝石榴石激光器和激光二极管。激光二极管在电上是p-i-n二极管。它的光学腔实际上是本禀(i)区域。电子和空穴分别从n区和p区被泵入其中。
所有现代激光二极管都使用所谓的双异质结构，载流子和光子被限制在i区域。这些器件在两个高带隙层之间夹住一层低带隙材料。不同带隙材料之间的每一个结被称为异质结构，因此被称为“双异质结构激光器”或DH激光器。
激光二极管之所以能产生激光，是因为该二极管使用的材料与传统二极管不同，而且是用特殊的结构制造的。当一个电子和空穴出现在激光二极管的i区时，它们可能会重新结合或“湮灭”——电子可能会重新占据空穴的能量状态，发出一个能量等于所涉及的电子和空穴状态之差的光子。相比之下，传统半导体结二极管中电子和空穴的重组释放的能量以声子或晶格振动的形式被带走，而不是以光子的形式。
激光二极管发射光子而不是声子，因为它们由一种半导体组成，其物理和原子结构赋予了光子发射的可能性。相比之下，硅和锗的带隙并没有排列成允许光子发射所需的方式。
激光二极管通常使用化合物半导体，这些半导体的晶体结构与硅或锗的晶体结构非常相似，但使用两种不同原子的交替排列来打破对称性。在交替模式的材料之间的转变产生了激光所需的临界能量带隙。
砷化镓、磷化铟、锑化镓和氮化镓都是用于制造发光结二极管的化合物半导体材料的例子。
与其他激光器一样，二极管激光器包含一个被光学腔包围的增益区域。最简单的激光二极管在晶体衬底表面形成光波导，这样光就被限制在一条相对狭窄的线上。晶体的两端被劈开，形成完美光滑的平行边缘，形成Fabry-Pérot谐振腔。当光波通过腔体时，它被受激发射放大。关于该方案需要注意的一点是，激光光束从二极管模具的边缘而不是底部的顶部射出。
相比之下，一种新的二极管结构称为垂直腔面发射激光器(VCSEL)，将光腔轴沿电流流动方向，而不是像传统激光二极管那样垂直于电流流动。辐射是从腔体的表面而不是边缘发出的。
腔体末端的反射器是由高低折射率交替的四分之一波厚多层形成的介电镜。
还有一种是染料激光器。由于它是可调的，它能够在不同的频率下工作。
所有这些都有泵，可以持续地为激光介质提供电力。该泵可以像激光笔一样由单个AAA干电池供电，也可以由核反应堆供电。在后一种情况下，由于激光束不会扩散，而是在不断扩大的电弧中消散，因此理论上，可以将大量能量输送到一个偏远的地方，即具有威胁性的小行星。
《华盛顿邮报》激光基础知识，第二部分首次出现在测试和测量技巧．
了下:测试和测量技巧
