Το LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) είναι ένας θρίαμβος της σύγχρονης οπτικής. Εκμεταλλευόμενοι ένα κβαντικό μηχανικό φαινόμενο που ονομάζεται διεγερμένη εκπομπή, τα λέιζερ δημιουργούν μια συνεκτική, σχεδόν μονοχρωματική δέσμη φωτονίων. Οι πηγές φωτός που δεν είναι λέιζερ παράγουν συνήθως ασυνάρτητες, μη εστιασμένες δέσμες φωτός σε διάφορα μήκη κύματος, απαγορεύοντας ορισμένες εφαρμογές.
Για να δημιουργήσετε ένα λέιζερ, απαιτούνται δύο εξαρτήματα – ένα μέσο απολαβής και μια οπτική κοιλότητα συντονισμού. Για ένα μέσο απολαβής, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ορισμένοι κρύσταλλοι, γυαλιά, αέρια, ημιαγωγοί και ακόμη και βαμμένα υγρά. Το μέσο απολαβής διεγείρεται από μια πηγή αντλίας ενέργειας όπως ένα ηλεκτρικό ρεύμα ή άλλο λέιζερ. Το μέσο απορροφά την ενέργεια, διεγείροντας τις καταστάσεις των σωματιδίων στο μέσο. Αφού επιτευχθεί ένα ορισμένο όριο, που ονομάζεται αναστροφή πληθυσμού, το φως που λάμπει μέσω του μέσου προκαλεί περισσότερη διεγερμένη εκπομπή ή απελευθέρωση ενέργειας παρά απορρόφηση.
Μια οπτική κοιλότητα συντονισμού είναι ένας θάλαμος ειδικού μεγέθους με έναν καθρέφτη στο ένα άκρο και έναν ημι-αργυρωμένο καθρέφτη στο άλλο. Οι δύο ανακλαστικές επιφάνειες αναγκάζουν το φως που έχει παγιδευτεί στο εσωτερικό να ανακλάται εμπρός και πίσω μέσω του μέσου απολαβής, αποκτώντας μεγαλύτερη ενέργεια με κάθε πέρασμα. Όταν αυτό το φαινόμενο σβήσει, το κέρδος λέγεται ότι είναι κορεσμένο και το φως γίνεται πραγματικό φως λέιζερ. Διαφορετικά μέσα απολαβής δημιουργούν λέιζερ διαφορετικών μηκών κύματος.
Δύο ποικιλίες λέιζερ είναι συνεχείς και παλμικοί. Το συνεχές λέιζερ είναι πιο χρήσιμο για τις περισσότερες εφαρμογές, αλλά η ενέργεια σε ένα παλμικό λέιζερ μπορεί να είναι πολύ μεγάλη. Ο βαθμός στον οποίο η δέσμη αποκλίνει με την πάροδο του χρόνου ποικίλλει αντιστρόφως ανάλογα με τη διάμετρό της. Οι μικρές δοκοί αποκλίνουν γρήγορα, ενώ οι μεγαλύτερες παραμένουν συνεκτικές.
Όταν το λέιζερ κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από τα εργαστήρια Bell το 1960, δεν μπορούσε να του δοθεί αμέσως καμία εφαρμογή, αν και η φασματομετρία, η συμβολομετρία, το ραντάρ και η πυρηνική σύντηξη συζητήθηκαν ως πιθανοί τομείς ενδιαφέροντος. Σήμερα, το λέιζερ είναι ένα από τα πιο ευέλικτα τεχνολογικά θαύματα, με εφαρμογές στην αποθήκευση και ανάκτηση δεδομένων, την κοπή με λέιζερ, τη διόρθωση όρασης, την τοπογραφία, τις μετρήσεις, την ολογραφία και τις οθόνες, ακόμη και την πυρηνική σύντηξη. Η μέγιστη επιτεύξιμη ένταση παλμού λέιζερ έχει αυξηθεί εκθετικά από τα μέσα της δεκαετίας του 1980. Μια μέρα, τα λέιζερ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία καθαρών αντιδράσεων σύντηξης που παράγουν ενέργεια, παρέχοντας ενέργεια για ολόκληρη την ανθρώπινη φυλή. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να ωθήσουν ηλιακά πανιά στα βάθη του διαστήματος.