Laserthumb|250px|Lasers rouges (660 & ), verts (532 & ) et bleus (445 & ). thumb|250px|Rayon laser à travers un dispositif optique. thumb|250px|Démonstration de laser hélium-néon au laboratoire Kastler-Brossel à l'Université Pierre-et-Marie-Curie. Un laser (acronyme issu de l'anglais light amplification by stimulated emission of radiation qui signifie « amplification de la lumière par émission stimulée de radiation ») est un système photonique.
Laser pumpingLaser pumping is the act of energy transfer from an external source into the gain medium of a laser. The energy is absorbed in the medium, producing excited states in its atoms. When the number of particles in one excited state exceeds the number of particles in the ground state or a less-excited state, population inversion is achieved. In this condition, the mechanism of stimulated emission can take place and the medium can act as a laser or an optical amplifier. The pump power must be higher than the lasing threshold of the laser.
Laser à colorantvignette|316x316px|Gros plan d'un laser à colorant CW de table à base de rhodamine 6G, émettant à 580 nm (jaune). Le faisceau laser émis est visible sous forme de lignes jaunes pâles entre la fenêtre jaune (au centre) et l'optique jaune (en haut à droite), où il se reflète à travers l'image vers un miroir invisible, et revient dans le jet de colorant depuis le coin inférieur gauche. La solution de colorant orange entre dans le laser par la gauche et sort par la droite, toujours brillante de phosphorescence triplet, et est pompée par un faisceau de 514 nm (bleu-vert) provenant d'un laser à argon.
Ion laserAn ion laser is a gas laser that uses an ionized gas as its lasing medium. Like other gas lasers, ion lasers feature a sealed cavity containing the laser medium and mirrors forming a Fabry–Pérot resonator. Unlike helium–neon lasers, the energy level transitions that contribute to laser action come from ions. Because of the large amount of energy required to excite the ionic transitions used in ion lasers, the required current is much greater, and as a result almost all except for the smallest ion lasers are water-cooled.
Laser hélium-néonthumb|right|Laser hélium-néon en démonstration au Laboratoire Kastler Brossel. Un laser hélium-néon est un laser à de petite dimension. Il a de nombreuses applications scientifiques et industrielles, on l'utilise aussi au laboratoire pour les démonstrations d'optique. Il émet dans le rouge à (nanomètres). Le milieu amplificateur est un mélange de gaz néon et hélium, dans une proportion variant de 1/5 à 1/20, enfermé à basse pression (en moyenne par centimètre de longueur de la cavité) dans une ampoule de verre.
Émission stimuléethumb|Émission stimulée (lasers). L’émission stimulée (ou émission induite) est, en physique atomique, le processus de désexcitation d'un électron favorisé en illuminant l’atome d’une lumière ayant une longueur d’onde correspondant à l’énergie de transition entre les deux états électroniques. Ce processus, qui est la base du fonctionnement des lasers, ne peut être compris que dans le cadre de la théorie quantique des champs qui considère d’un point de vue quantique à la fois l’électron en orbite autour de l’atome ainsi que le champ électromagnétique qui interagit avec l’atome.
Fiber laserA fiber laser (or fibre laser in Commonwealth English) is a laser in which the active gain medium is an optical fiber doped with rare-earth elements such as erbium, ytterbium, neodymium, dysprosium, praseodymium, thulium and holmium. They are related to doped fiber amplifiers, which provide light amplification without lasing. Fiber nonlinearities, such as stimulated Raman scattering or four-wave mixing can also provide gain and thus serve as gain media for a fiber laser.
Théorie des bandesredresse=1.5|vignette|Représentation schématique des bandes d'énergie d'un solide. représente le niveau de Fermi. thumb|upright=1.5|Animation sur le point de vue quantique sur les métaux et isolants liée à la théorie des bandes En physique de l'état solide, la théorie des bandes est une modélisation des valeurs d'énergie que peuvent prendre les électrons d'un solide à l'intérieur de celui-ci. De façon générale, ces électrons n'ont la possibilité de prendre que des valeurs d'énergie comprises dans certains intervalles, lesquels sont séparés par des bandes d'énergie interdites (ou bandes interdites).
Semi-conducteurUn semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse contribuer à un courant électrique, quoique faible, est suffisamment importante. En d'autres termes, la conductivité électrique d'un semi-conducteur est intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants. Le comportement électrique des semi-conducteurs est généralement modélisé, en physique de l'état solide, à l'aide de la théorie des bandes d'énergie.
Maservignette|Un Maser à hydrogène. Un maser (pour microwave amplification by stimulated emission of radiation) est un dispositif permettant d'émettre un faisceau cohérent de micro-ondes. Le maser a été inventé en 1953 à l'université Columbia par Charles Townes, et Herbert Zeiger. Il s'agissait alors d'un maser à ammoniac. C'est l'ancêtre du laser, nommé a posteriori par analogie avec le maser. Différentes sortes de maser ont été inventées : à ammoniac ; vignette|Fonctionnement du maser à hydrogène. à hydrogène.
Composant semi-conducteurvignette|Aperçu de quelques dispositifs semi-conducteurs encapsulés Un composant semi-conducteur est un composant électronique dont le fonctionnement repose sur les propriétés électroniques d'un matériau semi-conducteur (principalement le silicium, le germanium et l'arséniure de gallium, ainsi que des semi-conducteurs organiques). Sa conductivité se situe entre les conducteurs et les isolants. Les composants semi-conducteurs ont remplacé les tubes à vide dans la plupart des applications.
Niveau d'énergieUn niveau d'énergie est une quantité utilisée pour décrire les systèmes en mécanique quantique et par extension dans la physique en général, sachant que, s'il y a bien quantification de l'énergie, à un niveau d'énergie donné correspond un « état du système » donné ; à moins que le niveau d'énergie soit dit « dégénéré ». La notion de niveau d'énergie a été proposée en 1913 par le physicien danois Niels Bohr.
Nitrogen laserA nitrogen laser is a gas laser operating in the ultraviolet range (typically 337.1 nm) using molecular nitrogen as its gain medium, pumped by an electrical discharge. The wall-plug efficiency of the nitrogen laser is low, typically 0.1% or less, though nitrogen lasers with efficiency of up to 3% have been reported in the literature.
Laser à excimèreUn laser à excimère, parfois appelé (et de façon souvent plus appropriée) laser à exciplexe, est un type de laser ultraviolet couramment utilisé en chirurgie oculaire et en photolithographie dans l'industrie des semiconducteurs. Un excimère est un dimère qui n'est stable qu'à l'état excité et se dissocie à l'état fondamental, tandis qu'un exciplexe est un complexe qui n'est stable qu'à l'état excité et se dissocie à l'état fondamental ; un excimère est donc un cas particulier d'exciplexe.
Structure hyperfinevignette|Représentation schématique des niveaux fins et hyperfins de l’hydrogène. La structure hyperfine d’un niveau d’énergie dans un atome consiste en une séparation de ce niveau en états d’énergie très proches. Il s’observe essentiellement par une raie spectrale dans le domaine radio ou micro-onde, comme la raie à 21 centimètres de l’hydrogène atomique. La structure hyperfine s’explique en physique quantique comme une interaction entre deux dipôles magnétiques : Le dipôle magnétique nucléaire résultant du spin nucléaire ; Le dipôle magnétique électronique lié au moment cinétique orbital et au spin de l’électron.
Isolant de MottLes isolants de Mott sont des matériaux présentant une phase conductrice, avec une structure de bande électronique (voir théorie des bandes) délocalisée sur tout le réseau cristallin, et pouvant devenir isolant du fait d'une forte interaction répulsive entre électrons, entrainant leur localisation sur les noyaux atomiques. Dans un solide, lorsque les interactions répulsives entre les électrons d'un métal deviennent trop fortes, il peut se produire une "localisation" des électrons qui restent "accrochés" aux atomes constituant le réseau cristallin.
Dégénérescence (physique quantique)En physique quantique, la dégénérescence est le fait pour plusieurs états quantiques distincts de se retrouver au même niveau d'énergie. Un niveau d'énergie est dit dégénéré s'il correspond à plusieurs états distincts d'un atome, molécule ou autre système quantique. Le nombre d'états différents qui correspond à un niveau donné est dit son degré de dégénérescence. Mathématiquement, la dégénérescence est décrite par un opérateur hamiltonien ayant plusieurs fonctions propres avec la même valeur propre.
Dopage (semi-conducteur)Dans le domaine des semi-conducteurs, le dopage est l'action d'ajouter des impuretés en petites quantités à une substance pure afin de modifier ses propriétés de conductivité. Les propriétés des semi-conducteurs sont en grande partie régies par la quantité de porteurs de charge qu'ils contiennent. Ces porteurs sont les électrons ou les trous. Le dopage d'un matériau consiste à introduire, dans sa matrice, des atomes d'un autre matériau. Ces atomes vont se substituer à certains atomes initiaux et ainsi introduire davantage d'électrons ou de trous.
Structure fineEn physique atomique, la structure fine décrit le dédoublement de raies spectrales d'un atome. Détectable par spectroscopie à haute résolution spectrale, la structure fine est un effet d'origine relativiste dont l'expression correcte se déduit à partir de l'équation relativiste pour les particules de spin 1/2 : l'équation de Dirac. Les raies denses observées dans les spectres sont prédites par l'étude de l'énergie d’interaction entre l’électron et le proton sans tenir compte du spin et des effets relativistes de l’électron.
Physique du solideLa physique du solide est l'étude des propriétés fondamentales des matériaux solides, cristallins – par exemple la plupart des métaux –, ou amorphes – par exemple les verres – en partant autant que possible des propriétés à l'échelle atomique (par exemple la fonction d'onde électronique) pour remonter aux propriétés à l'échelle macroscopique. Bien que celles-ci présentent parfois de fortes réminiscences des propriétés microscopiques (par ex.
