Un laser est un milieu amplificateur de longueur placé entre deux miroirs (réflectances , ) distants de : une cavité de Fabry–Pérot (Chapitre 21). Un miroir, le coupleur de sortie, est partiellement transmetteur ( de quelques pour cent) et laisse sortir le faisceau. La lumière qui fait le tour de la cavité est amplifiée deux fois par le milieu et atténuée par les miroirs et par les autres pertes (diffusion, absorption, diffraction).
Exemples
Exemple 23.11 (Le laser hélium–néon)
Un tube de verre long de , d’alésage , contenant de l’hélium et du néon à environ un millième d’atmosphère, traversé par une décharge de quelques milliampères. Les électrons portent l’hélium à un niveau métastable à , qui cède son énergie par collision à un niveau du néon à presque exactement la même hauteur ; de là le néon retombe sur un niveau inférieur (se vidant vite vers le fondamental — quatre niveaux) en émettant à . Le gain petit signal est minuscule, quelques pour cent par passage, de sorte que les miroirs doivent être excellents (, ) et le tube propre ; la raie de gain est élargie par effet Doppler jusqu’à , les modes sont espacés de , de sorte que deux ou trois modes oscillent à la fois. Sortie pour plusieurs watts de décharge : rendement ; mais une longueur d’onde définie à près et un faisceau qui reste large de à travers le laboratoire.
Exemple 23.14 (Couper, lire, pointer)
Un laser à dioxyde de carbone de à , de rayon de faisceau , focalisé par : , éclairement maximal — l’acier bout. Un pointeur de , à : , une tache de à , un éclairement de à la sortie — au-dessus de la lumière solaire, ce qui explique pourquoi même un milliwatt ne doit jamais entrer dans un œil : le cristallin le focaliserait en une tache de sur la rétine, à des millions de watts par mètre carré. Un lecteur de disque à avec une lentille d’ouverture numérique focalise en environ , la taille d’une cuvette.