レーザーとは、電気や光などのエネルギーを使って、特定の波長や位相の光を増幅する装置です。レーザーは様々な用途に応用されており、その種類も多岐にわたります。
レーザーは、以下の3つの要素から構成されます。
- 媒質：光を増幅する物質で、固体・液体・気体などがあります。
- ポンプ：媒質にエネルギーを供給する装置で、電流や光源などがあります。
- 共振器：媒質内で発生した光を反射して増幅させる装置で、ミラーやプリズムなどがあります。
レーザーは、ポンプによって媒質が励起されると、媒質内の原子や分子が高いエネルギー状態に移ります。この状態は不安定なため、すぐに低いエネルギー状態に戻ろうとします。このときにエネルギー差に相当する光（自然放出）が放出されます。
この自然放出された光が他の励起状態の原子や分子に衝突すると、同じ波長や位相の光（誘導放出）がさらに放出されます。この誘導放出された光は共振器内で反射されて媒質を通過し続けることで増幅されていきます。最終的に共振器から一定以上の強度の光（レーザー発振）が出力される仕組みです。
レーザーは普通の光と比べて以下のような特徴を持ちます。
- 指向性：細くまっすぐ進むビーム状で広がりが少ない
- 単色性：一つの波長（色）だけで構成されている
- 可干渉性：波長や位相が揃っているため重ね合わせることで強め合ったり消し合ったりする
これらの特徴を利用して、レーザーは精密な加工や測定、高速な通信や記録など多くの分野で活躍しています。
