Laser je izvor elektromagnetnog zračenja čije su talasne dužine uglavnom iz oblasti ultraljubičastog (UV), infracrvenog (IC) i vidljivog svjetla, iako neki laseri mogu da emituju i jonizujuće zračenje.
Bitne fizičke veličine koje se odnose na lasersko zračenje su ozračenost – snaga zračenja koja pada na jedinicu površine izražena u vatima po metru kvadratnom (W/m²), te zračna ekspozicija – ukupna energija zračenja koja pada na jedinicu površine, izražena u džulima po metru kvadratnom (J/m²).
Svaki laserski aparat sadrži aktivnu materiju kao što su rubin, argon, helij-neon, rastvori organskih boja i slično. Ta materija se nalazi između dva ogledala – jedno koje potpuno reflektuje svjetlost i drugo koje djelimično propušta. Aktivna materija se pobuđuje unosom spoljašnje energije (električne, hemijske, optičke itd.), uslijed čega atomi prelaze sa osnovnog na viši energetski nivo. Pri povratku na osnovni nivo, emituju fotone iste energije koji su međusobno usklađeni po fazi. Kako fotoni prolaze kroz aktivnu materiju između ogledala, njihov broj se eksponencijalno povećava, sve dok ne izađu kroz polupropusno ogledalo u obliku tankog, pravolinijskog i strogo usmjerenog zraka određene talasne dužine – laserskog zraka.
U zavisnosti od režima rada, postoje laseri sa kontinuiranim i laserski uređaji sa impulsnim režimom rada. Laserski zrak posjeduje nekoliko ključnih karakteristika: koherentnost, što znači da su njegovi zraci prostorno i vremenski usklađeni; kolimisanost, odnosno kompaktna i paralelna usmjerenost zraka; te monohromatičnost – zračenje samo jedne precizno određene talasne dužine.
Povećana izloženost laserskom zračenju javlja se u različitim djelatnostima. U građevinarstvu se koristi za određivanje pravca kod tunelogradnje, mjerenje daljine i nivelisanje terena. U štamparijama je prisutan kod ofset štampe i optičkih čitača. U vojne svrhe se upotrebljava za mjerenje daljine i navođenje projektila. U trgovini se koristi za očitavanje bar kodova. U medicini, laser ima višestruku primjenu: u dijagnostici i liječenju očnih bolesti, otkrivanju malignih oboljenja, hirurškim rezovima i spajanju tkiva, biostimulaciji, te u litotripsiji – razbijanju bubrežnog kamenca. U svakodnevnom životu nalazi se u vizuelnim efektima na estradi i za čitanje podataka sa kompakt diskova.
Lasersko zračenje, u zavisnosti od talasne dužine i osobina tkiva, može da se odbije od površine tkiva, prođe bez značajnog gubitka energije, raseje ili apsorbuje. Apsorpcija podrazumijeva pretvaranje energije fotona u neki drugi oblik energije, što izaziva razne biološke efekte, uključujući oštećenja tkiva, naročito očiju i kože.
Osnovni vidovi interakcije laserskog zračenja sa živim tkivom uključuju zagrijavanje tkiva, gdje dolazi do pretvaranja laserske energije u toplotu, što može izazvati opekotine, isušivanje (vaporizaciju) ili ugljenisanje tkiva. Fotohemijski efekti nastaju kada se molekuli u tkivu, nakon apsorpcije energije, podignu na viši energetski nivo, što olakšava hemijsku reakciju i može izazvati oštećenja, kao što su fotohemijska oštećenja rožnjače i mrežnjače oka, uz stvaranje slobodnih radikala.
Raskidanje molekulskih veza javlja se kada lasersko zračenje direktno prenosi energiju koja razbija molekulske veze unutar ćelijskog materijala. Fluorescencija nastaje kada tkivo, kojem je dodana strana supstanca, nakon apsorpcije laserske energije reemituje vidljivu svjetlost – ova pojava ima dijagnostičku primjenu, posebno kod otkrivanja tumora.
Pojava udarnog talasa dešava se kod lasera sa vrlo kratkim impulsima. Fokusiranjem se postiže visoka gustina energije na maloj površini, što rezultira naglim povećanjem temperature i stvaranjem mehaničkog udarnog talasa, uz potencijalno velika oštećenja – ova tehnika je posebno korisna u razbijanju kamena u bubregu.
Jonizacija se javlja kod lasera velike snage iz nejonizujućeg spektra, koji zahvaljujući apsorpciji više fotona (u tzv. multiphotonskom procesu), mogu izazvati jonizaciju u živom tkivu. Iako su klasični laseri nejonizujući izvori zračenja, u određenim uslovima mogu imati efekat sličan jonizujućem zračenju.
Pored navedenog, vrijedi istaći i sve veću ulogu lasera u savremenoj stomatologiji (za obradu mekih i tvrdih tkiva bez klasičnih burgija), dermatologiji (za uklanjanje ožiljaka, bora i pigmentacija), te estetskoj medicini (za epilaciju, zatezanje kože i tretmane kapilara). Razvoj tehnologije omogućava sve precizniju kontrolu talasne dužine, snage i trajanja impulsa, čime se efikasnost povećava uz minimalna oštećenja okolnog tkiva.
Lasersko zračenje, iako izuzetno korisno i sveprisutno, zahtijeva strogo poštovanje sigurnosnih mjera kako bi se izbjegli neželjeni efekti i zaštitili zdravlje korisnika i pacijenata.
