Все лазеры состоят из трёх основных частей:
· активной (рабочей) среды;
· системы накачки (источник энергии);
· оптического резонатора (может отсутствовать, если лазер работает в режиме усилителя).
Активная среда
В настоящее время в качестве рабочей среды лазера используются различные агрегатные состояния вещества: твёрдое, жидкое, газообразное, плазма[15]. В обычном состоянии число атомов, находящихся на возбуждённых энергетических уровнях, определяется распределением Больцмана[16]:
здесь N — число атомов, находящихся в возбуждённом состоянии с энергией E, N 0 — число атомов, находящихся в основном состоянии, k — постоянная Больцмана, T — температура среды.
Система накачки
Для создания инверсной населённости среды лазера. Накачка полупроводниковых лазеров происходит под действием сильного прямого тока через p-n переход, а также пучком электронов. Существуют методы накачки (газодинамические, заключающиеся в резком охлаждении предварительно нагретых газов; фотодиссоциация, частный случай химической накачки и др.)[
Оптический резонатор
Зеркала лазера не только обеспечивают существование положительной обратной связи, но и работают как резонатор, поддерживая одни генерируемые лазером моды, соответствующие стоячим волнам данного резонатора[21], и подавляя другие[16]. Если на оптической длине L резонатора укладывается целое число полуволн n:
то такие волны, проходя по резонатору не меняют своей фазы и вследствие интерференции усиливают друг друга. Все остальные волны с близко расположенными частотами постепенно гасят друг друга.