二氧化碳雷射 (Carbon Dioxide Laser)
國立臺灣大學物理系 蔡雨錡
要了解二氧化碳雷射前，首先要來了解雷射。電子狀態有不同的能階，當電子自發地從高能階往低能階躍遷時會釋放出相應能量的電磁波，這樣的現象稱做自發射 (spontaneous emission)。如果有外界干擾（例如入射電磁波），也會促使電子從高能階往低能階躍遷，如此而釋放出電磁波的現象稱為受激發射 (stimulated emission)。雷射就是靠這種「以光生光」的機制來產生相干性很好的光源。受激發射的概念是愛因斯坦在1917年首度提出。受激發射所有光學特性跟自發辐射相同，包括频率、相位、前进方向，只是光的强度放大。而「laser」就是受激發射的光訊號放大 (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) 的縮寫。
光纖雷射(Fiber Laser)
國立臺灣師範大學 陳羿蓁
雷射的種類繁多，例如釔鋁石榴石雷射(YAG laser)、二氧化碳雷射、二極體雷射、光纖雷射等。不同形態的雷射由於激發介質、增益介質和共振腔的不同，其特性也各不相同，被各種材質吸收的程度當然也有所不同。
雷射早在約1960年就被發明，不久便有科學家想到要用低功率二極體作為激發介質，讓雷射在玻璃光纖裡面邊傳遞邊放大，最終得到所謂的「光纖雷射」。不過礙於那時候的科技限制和元件成本高，光纖雷射只用於實驗室研究，並不被市場上所接受。一直到2003年左右，低功率二極體的技術逐漸發達且成本降低，光纖雷射才跟著此趨勢廣泛應用在市場上。也因為光纖雷射的傳遞過程單純、就光源本身使用上是零耗材、效率又高，眾多的優勢讓光纖雷射成為目前雷射市場的主流。
圖1 (陳義裕繪) 光纖雷射構造示意圖 (注意！因為真實雷射是近紅外光，非肉眼可見，所以圖中雷射光的顏色只是示意)
受激態(Excited State)
國立臺灣大學物理所羅雅琳
根據量子理論，一個系統的能量可能是離散的，而非如古典物理所述是連續的。我們把能量是離散的這個特性稱為能量的量子化(quantization)。該系統各個離散的能量所對應的狀態稱為一個能階(energy level)。我們通常可以用一組數字(稱為量子數，quantum number)去描述一個能階。當能量被量子化後，所有的量子態除了最低量子數所對應的基態（參見｢基態」條目）外，皆可稱之為受激態。如圖一 (a)所示，系統被量子化後，其各能階所對應的能量En 便是被量子數n所描述，而除了n=0的最低能量態外，其他所對應的量子態便是所謂的受激態。
圖一、(a)量子化能階圖。在量子化的圖像下，被描述的物理量與古典的連續量不同，取而代之的是用離散的量子數n來描述之，而En是用來描述量子化後能量。藍色表示粒子由受激態放出特定能量ℏω的光子回到基態。(b)氫原子發射譜線。（作者提供）
垂直共振腔面射型雷射（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）
國立彰化師範大學光電科技研究所張淑貞碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯
雷射根據其光學共振腔的不同可分為兩類，一為側射型雷射，另一則為面射型雷射。此光學共振腔的配置方式為將二平行的反射鏡和主動層平面平行擺放，由於反射鏡和異質接面平行，反射鏡不適合使用劈裂的方式形成，因此為直接使用磊晶成長的方式製作，此成長的反射鏡通常是由二種折射率差異大的材料成對搭配反覆循環成長，當成長的對數越多時，反射鏡的反射率就越高，此種反射鏡稱為布拉格反射鏡(distributed Bragg reflector, DBR)，成長完下反射鏡後，才開始成長p-i-n雙異質結構形成主動層，接著再成長上反射鏡。
氦-氖雷射（He-Ne Laser）
國立彰化師範大學光電科技研究所張淑貞研究生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯
考慮發光波長為632.8 nm紅光波段之He-Ne雷射。實際上受激發射機制主要為Ne原子，而He原子則是利用碰撞的方式來激發Ne原子。
Ne為一惰性氣體，其基態電子組態為1s22s22p6，如果忽略最接近的1s與2s副軌域，則可將Ne基態電子組態簡化成2p6。如果將2p軌域中的電子激發到5s軌域中，則激發態2p55s1的氖原子就成為具有較高的能量的原子；而氦原子也為一惰性氣體，因此同樣的，其基態的電子組態為1s2，當電子由1s軌域激發到2s軌域的時候，就形成有較高能量的1s12s1的氦原子。 氦氖雷射結構主要是將氦氖原子的混合氣體放在一個放電管中，此放電管的兩端為鏡面，作為受激發射的反射鏡以用來增強共振腔內的強度。
雷射（Laser）概論
國立台南第一高級中學二年級黃政翰/國立台南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯
雷射是一種會釋放同調光的光電裝置。”雷射”(LASER)一詞是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的縮寫。雷射會釋放出有窄波段光譜(單色光)且低發散的光束。雷射光與會發散較廣，且長波段光譜的非同調光(與本身不同相)熾熱電燈泡，以及非同調的 LED 光有著極大的不同。
雷射（Laser）的設計（Design）
國立台南第一高級中學二年級王昱哲/國立台南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯
一台雷射包含了雷射增益介質 gain medium，該介質放置在其高度反射的光學諧振腔裡，並且提供雷射增益介質能量。雷射增益介質能以受激發射 stimulated emission的方式，增強光的能量。共振腔的最簡形式包含了兩片反射鏡，這兩片反射鏡促使光在雷射增益介質兩旁來回穿梭。通常其中一片玻璃是部份透明，雷射則是由這個鏡子射出。