(emisión)Esta sección presenta los principios que conducen a la oscilación de la luz láser.

1. Excitación

Cuando se proporciona luz desde una fuente externa, los electrones en los átomos absorben la luz, cambiando así su estado de energía, de básico (energía más baja) a excitado (energía más alta). A medida que aumenta la energía, los electrones se mueven de su órbita normal a una órbita más distante. Este aumento de energía se conoce como “excitación”.

2. Emisión natural

Los electrones en el estado excitado variarán en sus niveles de energía aumentada, dependiendo de la cantidad de energía absorbida. Los electrones con energía acrecentada tenderán a estabilizarse después de un período de relajación, en el cual el aumento de energía se liberará en un intento por volver a un estado de energía baja. Cuando esto ocurre, se emite luz con la misma energía que la energía liberada. Esto se conoce como emisión natural.

3. Emisión estimulada

Como se muestra en las siguientes figuras, cuando la luz pasa a través de un electrón con el mismo nivel de energía, se crean fotones de luz adicionales con exactamente la misma energía, fase y dirección. En la emisión estimulada, por cada fotón de luz que pasa a través de un electrón, se emiten dos fotones. Esto se conoce como emisión estimulada.
Debido a que la luz de emisión estimulada tiene la misma energía, fase y dirección de viaje que la luz incidente, al estimular y liberar una gran cantidad de luz, es posible crear una luz fuerte que adopte estos tres factores. La luz láser se crea utilizando la emisión estimulada para amplificar la luz incidente. Como tal, la luz láser es monocromática (porque las energías de la luz deben ser las mismas), coherente (porque las fases están alineadas) y altamente directiva (porque la dirección de desplazamiento está alineada).

4. Inversión de la población

Para oscilar la luz del láser utilizando la emisión estimulada, se debe aumentar de manera abrumadora la densidad de los electrones de alta energía, respecto a la de los electrones de baja energía. Esto se conoce como inversión de la población. Asegurarse de que el número de fotones de luz emitidos exceda el número de fotones de luz absorbidos. Permite la creación efectiva de luz láser.

5. Oscilación del láser

Cuando un electrón emite luz a través de la emisión natural durante la inversión de la población, esta luz inicia una emisión estimulada de otro electrón y, a medida que la cantidad de fotones de luz aumenta a causa de que cada electrón estimula a los otros cercanos, se crea una luz fuerte. Esto se conoce como oscilación láser.