algemene aanduiding voor alle typen lasers, waarvan het medium waarin de laserstraling ontstaat, in de gasvormige fase verkeert.
Een veelgebruikte onderverdeling is:
1. Atomaire gaslasers, waarin het lasermedium uit neutrale atomen is opgebouwd. Voorbeelden zijn de veelgebruikte He-Ne-lasers en lasers met Ar, Kr, Xe, Ne of O als actief medium;
2. Ionenlasers, waarin het lasermedium een geïoniseerd gas is. Voorbeelden zijn de Ar-, Kr- en He-Cd-ionenlasers en lasers met geïoniseerd Cl, Br, S, P, Zn, Se en Hg als medium;
3. Moleculaire gaslasers, waarin het lasermedium uit meeratomige moleculen is opgebouwd. Voorbeelden zijn de CO-, CO2-, NO2, NO-, H2O-, H2-, O2-, HCN- en CS2-lasers, de chemische lasers en de gasdynamische lasers.
Het meest gebruikte systeem van pompen voor een gaslaser is de deeltjes in een aangeslagen toestand te brengen door botsingen met elektronen. Dit wordt doorgaans tot stand gebracht door een glimontlading in het lasermedium (plasma) tot stand te brengen. Een andere vorm van pompen, vooral van belang voor de in het verre infrarood werkende lasers, is het bestralen met een andere (bijv. een CO- of CO2-)laser. Bij lage drukken kan men een ontladingsboog verkrijgen in de langsrichting van de buis die het lasermedium bevat. Dan bevinden zich de beide elektroden aan de uiteinden van deze buis (holle elektroden) of in dwarsbuisjes. Bij hogere gasdrukken (in de orde van de atmosferische druk) kan men met aanvaardbare elektrische spanningen slechts gasontladingen in een transversale richting verkrijgen, in welk geval men spreekt van TEA (transversely excited atmospheric pressure)lasers. Dit systeem wordt in velerlei soorten lasers toegepast (vooral in N2- en CO2-lasers). Teneinde rotationele symmetrie te verkrijgen. kan men de ontladingssystemen spiraalsgewijs langs de buis plaatsen (afb. 1). De algemene opbouw van een gaslaser is in afb. 2 weergegeven; daarbij zijn eventuele waterkoelingen en ontladingsstabilisaties door middel van een axiaal magnetisch veld (nodig in een ionenlaser) weggelaten. De vensters aan de uiteinden van de ontladingsbuis staan onder de hoek van Brewster, teneinde reflecties van golven met een bepaalde polarisatierichting te verhinderen. Alle andere golven worden door de reflecties sterk verzwakt; het veld dat de gestimuleerde emissie veroorzaakt, en ook de opgewekte laserstraling, heeft die ene (lineaire) polarisatietoestand.
Atomaire gaslasers.
In deze klasse spelen de He-Ne-lasers een speciale rol: zij zijn de verreweg het meest gebruikte soort lasers; het mechanisme van aanslaan van de atomen in dit gasmengsel is afwijkend. Door de gasontlading kunnen de He-atomen gemakkelijk in een van twee metastabiele aangeslagen toestanden komen die energieniveaus hebben op ongeveer dezelfde hoogten als bepaalde aangeslagen Ne-niveaus, welke moeilijk te bevolken zijn. Overdracht van energie van de He-atomen aan de Ne-atomen geschiedt nu door botsingen; er kan voor de Ne-atomen een bezettingsinversie optreden ten opzichte van lagere niveaus zodat gestimuleerde emissie kan ontstaan. Aldus kan de He-Nelaser in een zichtbare lijn (het bekende rode licht met een golflengte van 633 nm) en twee infrarode lijnen (golflengten 1,15 μm en 3,39 μm) werken. Deze lasers zenden een continu lichtverschijnsel uit; de vermogens liggen doorgaans tussen 100 μW...100 mW.
Andere atomaire gaslasers opereren met een enkel gas. De energieniveaus hebben steeds betrekking op de energie, gekoppeld aan een bepaalde elektronenconfiguratie in de atomen; dit brengt met zich mede dat de gestimuleerde emissie meestal in het infrarood ligt (golflengten: He-laser: 1,95...216 μm; Ne-laser: 0,59...133 μm; Ar-laser: 1,62...26,9 μm; Kr-laser: 1,68...7,06 μm; Xe-laser: 2,02...18,5 μm). De vermogens van deze lasers liggen in de orde van 10...100 μW.
Sommige energieniveaus worden door de gasontlading aanzienlijk langzamer bevolkt dan de andere; deze krijgen hun bezetting dan gedeeltelijk door energieuitwisseling met atomen in andere aangeslagen toestanden, een bevolkingsmethode die ook zeer langzaam verloopt. Men kan dan wel even bezettingsinversie ten opzichte van een lager niveau verkrijgen en dit gebruiken om gestimuleerde emissie op te wekken. Na korte tijd echter raakt het bovenste niveau ontvolkt (het wederom bevolken gaat te langzaam) en de emissie stopt (self-terminating lines).
Het aldus uitgezonden licht bestaat uit korte pulsen (enkele ns pulsduur); het vermogen in de top van zo’n puls kan enkele tientallen watt bedragen (in een uitzonderlijk geval bij de Ar-laser zelfs 1 kW).
Ionenlasers.
Dit artikel beperkt zich tot de geïoniseerde gaslasers; voorts zie Vastestoflaser. De laserwerking in dit type laser blijkt bundels met een grote vermogensdichtheid op te kunnen leveren, doch dit gaat gepaard met een grote warmteontwikkeling in de laser. De ontlading kan continu of in pulsen geschieden, overeenkomend met continue of gepulste laserstraling. Het golflengtegebied voor de ionenlasers is 236...687 nm; de vermogens kunnen bedragen tot enkele tientallen watt continu, in pulsen tot enkele tientallen kilowatt piekvermogen.
Moleculaire gaslasers.
Dit artikel beperkt zich tot de moleculaire gaslasers die door een gasontlading worden gepompt; voor andere typen zie Chemische laser; Gasdynamische laser. Ofschoon ook verschillende elektronen- en kernconfiguraties aanleiding kunnen geven tot laserwerking, gebruikt men bij voorkeur de niveaus die gekoppeld zijn aan verschillende vibratie- en rotatietoestanden van de atoomkernen. Binnen een bepaalde elektronen- en kernconfiguratie treedt ten gevolge van de verschillende mogelijkheden in de vibratietoestanden een splitsing op in een aantal subniveaus, die betrekkelijk weinig in hoogte verschillen. Laserwerking, gebaseerd op overgangen tussen de subniveaus binnen een bepaalde elektronen- en kernconfiguratie, levert door het geringe energieverschil straling in het infrarood op. Er kan in lasers van deze soort een naar verhouding grote opbrengst van straling tot stand komen; de lasers kunnen continu of in pulsen werken en het gas kan al dan niet door de ontladingsbuis (en een terugvoersysteem) rondgepompt worden. Gaslasers met hogere vermogens moeten gekoeld worden (meestal met water), evenals vaak de laserspiegels.
Veelal worden aan het actieve medium andere gassen toegevoegd, zoals bij de CO- en CO2-lasers, waar men N2 toevoegt om de excitatie in de hogere energieniveaus te vergemakkelijken, H2O om de onderste niveaus sneller te ontvolken en He om de gasontlading beter te doen verlopen. De vermogens in continu bedrijf voor CO- en CO2-lasers (golflengten ca. 5 μm, resp. 10 μm in zeer veel verschillende lijnen) kunnen enkele watt tot, in extreme gevallen, enkele kilowatt bedragen. In gepulst bedrijf zijn piekvermogens van enkele GW (pulsduur ca. 0,1 μs) bereikbaar. Hogere energiedichtheden leveren vooral problemen op ten aanzien van schade aan spiegels en vensters in de lasers.