Les lasers sont classés en cinq grandes familles
Les lasers( pointeur laser ) sont classés en cinq grandes familles, selon la nature du milieu excité : lasers à solide, lasers à gaz, lasers à semi-conducteurs, lasers à liquide et lasers à électrons libres.
Laser solide
Laser dans lequel le milieu excité est un solide, constitué d'un verre ou d'un cristal dopé avec un ion, qui déterminera la longueur d'onde produite. De nombreuses variantes existent ou ont existé. Le rubis dopé au chrome (Cr4+) est le matériau du premier laser, qui fonctionnait par impulsions (Theodore Maiman, 1960). Le grenat sert pour les lasers YAG (Yttrium Aluminium Garnet). Des terres rares diverses ont été exploitées.
Capables d'émettre de l'infrarouge à l'ultraviolet, les lasers solides fournissent de fortes puissances et peuvent fonctionner en continu ou en mode par impulsions.
Laser à gaz
Laser dans lequel le milieu excité est un gaz. Le mélange hélium-néon, utilisé pour le premier laser continu (Ali Javan, 1961), connaît encore d'importantes applications. La puissance de sortie est faible (quelques mW) mais la dispersion en fréquences aussi. Cette lumière très pure est utile en interférométrie, en holographie ou dans les appareils servant à l'alignement, par exemple dans les travaux publics. La laser à gaz carbonique, lui, permet des puissances élevés, de plusieurs kW, et s'utilise pour l'usinage et la chirurgie.
Laser à semi-conducteurs
Laser dans lequel le milieu excité est un semi-conducteur. Le pompage (excitation) est obtenu par le passage d'un courant électrique. On peut éviter d'installer une cavité optique. Le résultat est un laser très compact (la partie émettrice est de l'ordre du micron), peu coûteux à fabriquer et facilement contrôlable par le courant électrique.
C'est le type de laser le plus commun, que l'on trouve dans les lecteurs de DVD, les imprimantes ou les pointeurs. A noter que les lasers à semi-conducteurs sont aussi utilisés comme excitateurs (on parle de pompage à diode) dans les lasers à impulsions ultracourtes (de l'ordre de la femtoseconde, 10-15s).
Laser à liquide
Laser dans lequel le milieu excité est un liquide, constitué de colorants organiques, dont le mélange et le dosage déterminent la longueur d'onde produite, dissous dans un solvant.
Ils peuvent fonctionner en continu ou en mode par impulsions. Les premiers lasers à impulsions ultracourtes étaient de ce type.
Laser à électrons libres
Laser dans lequel l'émission laser provient du rayonnement synchrotron d'un faisceau d'électrons accélérés. Son principe est donc très différent de celui des autres types de laser. Le faisceau est généré par un accélérateur de particules (comme ceux utilisés par les physiciens pour étudier les particules). Les électrons sont injectés au milieu d'une succession d'aimants permanents - l'onduleur - créant un champ magnétique périodique. Dans l'onduleur, deux miroirs parallèles réfléchissent le rayonnement synchrotron émis par le faisceau d'électrons, qui devient cohérent (il a donc les propriétés d'un rayonnement laser).
Coûteux à mettre en œuvre, le laser à électrons libres permet d'ajuster la fréquence dans une gamme très large, de l'infrarouge aux rayons X, en modifiant la vitesse des électrons. En changeant leur débit, on module la puissance.
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