Lazer(laser) aslında bir kısaltmadır. Lazer(laser), İngilizce light amplification by stimulated emission of radiation’un (uyarılmış radyasyon yayılımı ile ışığın güçlenmesi) baş harflerinden ismini almıştır. Kristallerin veya gazların atomlarındaki elektronlar, bir elektrik akımından veya başka bir lazerden enerji emdiğinde ve hareketlendiğinde lazer oluşur.
Hareketli elektronlar, düşük enerjili bir yörüngeden daha yüksek enerjili bir yörüngeye hareket ederler. Elektronlar normal konumlarına döndüklerinde foton(ışık ışını) yayarlar. Bu fotonların hepsi aynı dalga boyundadır ve tutarlıdır. Yani ışık dalgalarının tepe ve çukur noktaları aynıdır. Görünür bölgedeki sıradan bir ışık, farklı dalga boyları içerir ve tutarlı değildir.
Lazer, dalga boyu farkından başka, ışığın yayılım şekli ile de normal ışıktan farklıdır. Lazer ışığı, tek bir doğrultuda yayılır. Normal ışık ışınları ise dağınık bir şekilde yayılırlar. Lazer ışığı tutarlı ve tek doğrultuda hareketi ile normal ışıktan farklı olarak çok uzak mesafelere kadar ulaşabilir.
Çok büyük bir lazer tesisi olan The National Ignition Facility’de (NIF), dev flaşlarla oluşturulan beyaz ışıkların yanıp sönmesi, büyük lazer cam levhalardaki elektronları saniyenin sadece bir milyonda biri kadar kısa bir sürede daha yüksek enerjili bir duruma getirirler. Hareketli elektronların enerjisi, küçük bir lazer ışığı darbesi ile cam plakalara yönlendirilir. Bu lazer darbesi, elektronları daha düşük veya topraklanmış enerji durumlarına düşmeye teşvik eder ve tam olarak aynı dalga boyunda lazer foton bu şekilde elde edilir.
Cam levhalar ve ana amplifikatör, düşük enerjili lazer darbesini hapseder. Cam amplifikatörün her iki ucundaki aynalar, fotonların camda ileri ve geri hareket etmesine neden olarak daha fazla elektronun daha düşük enerjili hale geçmesine ve fotonlar yaymasını sağlar. Bu işlem sayesinde ayna dalga boyunda ve aynı yönde çok sayıda foton elde edilir.
Mikroçip boyutundaki lazerlerden, üç futbol sahası büyüklüğündeki NIF’e kadar lazerler, birçok alan ve büyüklükte kullanılabilir. Lazerler, CD, DVD oynatıcılar, metal kesme makineleri, ölçüm sistemleri, göz ve estetik ameliyatlarına kadar birçok alanda kullanılmaya devam ediyor. Erken dönem lazerleri 10.000 Watt gücünde olabilirken, modern lazerler bundan milyarca kat daha güçlü olabilirler. Bilim insanları, NIF’in 500 trilyon watt’tan fazla güç üretme yeteneği olduğunu gösterdiler.
Kristal lazer gibi bazı lazerler, kısa ışık darbeleri yayarlar. Helyum neon gazı lazerleri gibi lazerler ise sürekli ışık yayabilirler. NIF, kristal lazerler gibi bir saniyenin milyarda biri kadar süren ışık atımları yayıyor.
Lazer ışığı illa ki görünür dalga boyunda olmak zorunda değildir. NIF’te üretilen ışınlar, görünmez kızılötesi ışık olarak başlar ve daha sonra yeşil ışığa dönüştürülmek üzere özel optiklerden geçirilir.