Es gibt drei Arten von Lasern: Festkörper-, Gas- und Flüssigkeitslaser. Alle arbeiten nach den gleichen allgemeinen Prinzipien, unterscheiden sich jedoch nach dem Medium, mit dem sie die Laseraktion erzeugen.
Bei Festkörperlasern pumpt ein elektrischer Strom Elektronen in das Lasermedium – typischerweise einen Halbleiter – und regt im Medium fixierte Elektronen an. In höhere Energiezustände getrieben, ein Zustand, der als Besetzungsinversion bekannt ist, zerfallen die angeregten Elektronen schnell wieder in niedrigere Energiezustände und setzen die überschüssige Energie als Photonen frei. Sorgfältig positionierte Spiegel prallen Photonen, die sie im 90-Grad-Winkel treffen, hin und her und stimulieren ihrerseits andere angeregte Elektronen, um Photonen mit identischen Wellenlängen, Ausbreitungsrichtungen und Polarisationen zu emittieren; Dies ist ein Vorgang, der als Amplifikation bezeichnet wird. Da die Spiegel ein ungleiches Reflexionsvermögen aufweisen, können die Photonen schließlich entweichen und ihre Ausgabe bildet die Laserwirkung.
Die ersten Festkörperlaser auf Halbleiterbasis wurden 1963 gebaut. Davor und beginnend mit dem ersten jemals gebauten Laser im Jahr 1958 waren Festkörperlaser auf Isolatoren basierend, typischerweise mit einem Glas- oder Kristallmedium wie Rubin, das von einem anderen gepumpt wurde Nicht-Laser-Lichtquelle, um eine Besetzungsinversion zu erreichen. Als die Technologie entwickelt wurde, wurden Laser verwendet, um andere Laser zu pumpen. Festkörperlaser haben eine Vielzahl von medizinischen und industriellen Anwendungen.
Gaslaser tauchten erstmals 1960 auf. Als Medium dienten zunächst eine Mischung aus Helium und Neon, später kam Kohlendioxid. In beiden Fällen erzeugt ein elektrischer Hochspannungsstrom mit hoher Frequenz eine elektrische Entladung in einer das Gas enthaltenden Röhre, was zu einer Besetzungsinversion führt. Gaslaser können auch leistungsstärkere und flüchtigere Medien wie Wasserstoff und Fluor verwenden – beide sind häufig in Raketentreibstoff enthalten – wobei die Verbrennung der Gase als Pumpe fungiert. Gaslaser sind im Allgemeinen die leistungsstärksten Laser und werden häufig im Zusammenhang mit quixotischen militärischen Anwendungen, auch bekannt als „Todesstrahlen“, genannt.
Flüssigkeitslaser verwenden farbige Verbindungen, die von einem Lösungsmittel getragen werden, die dann über andere Lichtquellen bis zu dem Punkt gepumpt werden, an dem Elektronen höhere Energieniveaus einnehmen. Eine breite Palette von Materialien kann verwendet werden, darunter Kupfer, Chrom, Farbstoffe, Metallsalze oder sogar Wackelpudding. Mit einem kontrollierten Flüssigkeitsstrom, der über die Pumpe strömt, lassen sich Flüssigkeitslaser leichter stabilisieren als andere Lasertypen, was sie bei der Isotopentrennung, Messung und Herstellung integrierter Schaltungen nützlich macht.