מקור המתח הנמוך של מצביע לייזר טיפוסי והיותה של קרן הלייזר צרה, גורמים לכך שלא ניתן להבחין בקרן הלייזר תחת אטמוספירה נקיה אלא רק בנקודה שבה היא פוגעת במשטח אטום. מצביעים עם מקור מתח גבוה יותר יכולים לפלוט קרן נראית בשל אפקט פיזור שנוצר על ידי חלקיקי אבק או טיפות מים הנמצאים בסביבת הקרן. סמנים עם מקור מתח גבוה ותדירות גבוהה (אור כחול או ירוק) יכולים ליצור קרן הנראית לכל אורכה גם בתנאים של אטמוספירה נקייה בשל אפקט של פיזור ריילי הנוצר על ידי מולקולות האוויר, בייחוד כאשר האור בסביבה עמום. מצביעים מטיפוס זה, בייחוד אלו שבטווח האור הירוק, משמשים בעיקר להארת גרמי שמיים לצורך הוראה בתחום האסטרונומיה.
בשל עלותה היחסית נמוכה ונצילותה הגבוהה מאוד, לייזר דיודה אינפרה-אדום היא דיודה נפוצה ביותר בקרב טווח רחב של סמנים. מכיוון שקשה מאוד לסנן את מרכיב האינפרה-אדום הבלתי נראה של דיודות אלו, ובשל העובדה שסינונו יגרום לפליטת חום שקשה להיפטר ממנו במכשיר קטן וקומפקטי, הוא בדרך כלל נשאר כחלק מהרכב הגלים של הקרן כאשר מדובר על סמנים בעלות ממוצעת. מרכיב האינפרה-אדום מהווה סכנה ויכול לגרום לפגיעה בראייה כאשר מכוונים את הקרן על חפצים קרובים או על אנשים.
כאמור, קרן הלייזר יכולה לגרום להפרעות ואף לפגיעה קשה בראייה כאשר היא מכוונת אל עיניו של אדם. ישנם דיווחים בספרות הרפואית על פגיעה במקולה של הרשתית ובשל כך אובדן הראייה לצמיתות כתוצאה מחשיפת עיניו של אדם לקרן אור שנפלטה מסמן לייזר. בשל כך, ישנן אזהרות המופיעות על גבי המכשיר שלא לכוון את הקרן ישירות לעיני אדם או בעלי חיים.
ישנם מקרים בהם סמני לייזר יכולים להוות מטרד. למשל, סמני לייזר עוצמתיים המכוונים אל מטוסים בשעות הלילה מסנוורים ומבלבלים את הטייסים ועל כן נחקקו חוקים המגבילים את השימוש בסמני לייזר אל עבר מטוסים ובקרבת שדות-תעופה.
רקע פיזיקלי.
שני רכיביו הפונקציונליים העיקריים של מצביע לייזר הם מקור מתח ולייזר דיודה:
לייזר דיודה מורכבת משני מוליכים למחצה בעלי תכונות כימיות שונות. רכיב אחד עשוי גלניום ארסניד מהונדס כך שהקשרים הקוולנטים בין האטומים במבנה הגבישי אינם מלאים. התוצאה היא שהרכיב בעל מסוגלות גבוהה לקבל אלקטרונים שימלאו את הקשרים החסרים המכונים 'חורים' (Holes). הרכיב השני עשוי גלניום ארסניד וסלניום המהונדס באופן כזה שיש לו אלקטרונים עודפים, והוא הרכיב אשר תורם את האלקטרונים ומכונה 'Donor'. הרכיב אשר מקבל אלקטרונים נקרא P-Type (Positiveׂׂ) והרכיב אשר תורם את האלקטרונים נקרא N-Type (Negative). בין שני המוליכים למחצה ישנו מרווח צר המכונה 'צומת NP' (NP-Junction).
שני פקטורים עיקריים משפיעים על מעבר האלקטרונים בין המוליכים והם: דיפוזיה (פעפוע) אשר פועלת ל"שוויון ריכוזים" ונובעת מכך שחלקיקים חופשיים אשר נעים שואפים למלא את הנפח המקסימלי, וסחיפה שנובעת מהשדה החשמלי אשר שורר בשל המתח בצומת. האלקטרונים יעברו מה-N-Type אל ה-P-Type עד אשר המערכת תגיע לשיווי-משקל. לאחר השגת שיווי-משקל נוצר מחסום אנרגטי אשר מונע מעבר ספונטני של אלקטרונים מרכיב אחד לרכיב שני של הדיודה.
ההרכב הכימי המיוחד של המוליכים למחצה בלייזר דיודה גורם לפליטה של פוטון אור בודד (במקום פליטת חום) בעת שאלקטרון פוגש ב'חור' ומתמזג איתו בתהליך הקרוי ריקומבינציה (Recombination). כמו כן ההרכב הכימי קובע את רמת האנרגיה של הפוטון ואת התדירות שלו (כלומר – הצבע הנפלט). רמת האנרגיה של הפוטון תהיה שווה להפרש שבין רמת האנרגיה של האלקטרון במצב המעורר (N-Type) לבין אנרגיית הערכיות שבה נמצא החור (P-Type). פליטת פוטון מסוג זה נקראת פליטה ספונטנית. שימוש במקור המתח מאפשר לפרוץ את המחסום האנרגטי שנוצר ולגרום לנוכחות מרובה של אלקטרונים מעוררים בצומת. ככל שיש יותר אלקטרונים בצומת כך גדלה ההסתברות לפגיעת פוטון באלקטרון מעורר ולגרום לפליטה נוספת של פוטון. זהו הליך קואופרטיבי אשר מכונה פליטה מאולצת, והוא מאפשר הצטברות מרובה של פוטונים בצומת.
הפוטונים החדשים שנפלטים הם באותה פולריות, באותה הפאזה ובאותו כיוון תנועה כשל הפוטון הראשון. כך, בתהליך קואופרטיבי מסוג זה, צומת ה-P-N מתמלאת על ידי פוטונים זהים ונוצרת קרן לייזר (Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation). בדרך כלל ישנו ציפוי מראה בפני השטח של המוליכים-למחצה הפונים לכיוון צומת ה-P-N אשר "כולאים" את הפוטונים בתוך הצומת. הפוטונים יכולים לצאת מהצומת רק דרך מעבר אחד אשר נמצא בחזית הדיודה. קרן הלייזר הנפלטת עוברת דרך קולימטור אשר מרכז את תנועת הקרניים כך שינועו במקביל ובכיוון אחד.
אורכי גל וצבעים.
בעבר מצביעי לייזר היו מבוססי גז והפיקו קרן לייזר באורך 633 nm, הספק הפלט של קרן זו תוכנן להיות מתחת ל-1 mw. מצביעי הלייזר הזולים ביותר משתמשים בדיודה אדומה המספקת אורך גל של 650 nm. מצביעי לייזר בצבע אדום ברמה טובה יותר משתמשים בדיודה המספקת אורך גל של 635 nm, אורך גל זה נגלה בקלות יותר לעין האנושית. צבעים הם למעשה גלים בעלי אורכי גל שונים הנעים בספקטרום רחב שכל אורך גל מייצג צבע שונה- למשל, המצביע הנפוץ ביותר לשימוש הוא באורך גל 532 nm, המספק אור ירוק. אורך גל נוסף שנהיה זמין בקרב מצביעי לייזר הוא של 593.5 nm המספק קרן צהובה-כתומה. בשנת 2005 יוצר גם מצביע לייזר הפולט קרן כחולה בעלת אורך גל של 473 nm. בתחילת שנת 2010 יצא לשוק מצביע לייזר באורך גל של 405 nm בצבע "בלו-ריי" – בצבע סגול.
בהירותו הנראית של נקודה מקרן לייזר תלויה בעוצמה האופטית של הלייזר, בהחזר המתקבל מן המשטח עליו מוקרנת הקרן ובתגובה הכרומטית של העין האנושית. עבור אותו כוח אופטי, אור לייזר ירוק ייראה בהיר יותר מצבעים אחרים מכיוון שהעין האנושית רגישה יותר ברמות אור נמוכות באזור הירוק של הספקטרום (אורך גל 520–570 nm). הרגישות פוחתת לאורכי גל ארוכים יותר (אדומים יותר) וקצרים יותר (כחולים יותר).
עוצמת הפלט של מצביע הלייזר לרוב נמדד ביחידות של mw. בארצות הברית מסווגים לייזרים על ידי מכון התקנים האמריקני הלאומי ומנהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA). מצביעי לייזר גלוי (אורכי גל של 400–700 nm) פועלים בהספק של פחות מ-1 mw, אלו מסווגים בדרגה 2. מצביעי לייזר גלוי הפועלים בהספק של 1–5 mw מסווגים בדרגה 3A. מצביעי לייזר הפועלים בהספק של 5–500 mw מסווגים בדרגה 3B. דרגה 4 אילו לייזרים הפועלים בהספק של יותר מ-500 mw. קוד התקנים הפדרלי (FDA) קובע כי מוצרי לייזר בהם מבוצע שימוש ביום-יום חייב להימצא בדרגות 1, 2 או 3A.
צבעים.
אדום – אדום כתום.
מצביעי הלייזר הפשוטים ביותר, היות שהדיודות זמינות באורכי גל זה, המצביעים נפוצים ביותר ומשתמשים בהספק נמוך. המצביע הראשון מסוג זה שוחרר לשוק בשנות ה-80 המוקדמות היה גדול ומגושם אשר נמכר במאות דולרים. כיום, המצביעים קטנים משמעותית וזולים מאוד. לרוב ישנם 2 אורכי גל נפוצים, 638 ו-650 nm. מצביע בעל אורך גל של 650 nm נחשב כמצביע לייזר אדום ואילו מצביע בעל אורך גל של 638 nm מקרין צבע בהיר יותר. במאה -21 שווק לייזר המבוסס על דיודה מסוג DPSS הפולטת אורך גל של 671 nm. על אף שניתן בעזרת דיודה פשוטה להפיק אורך גל זה, איכות הקרן בשימוש בדיודה זו גבוהה יותר ולה רוחב פס ספקטרלי צר יותר.
כתום.
מצביעי לייזר שמקרינים אור כתום, באורך גל של 593.5 nm ומבוססים על DPSS, שתי קרנות לייזר של 1064 nm ו-1342 nm שנסכמות יחד. המורכבות של התהליך גורמת למצביעים אלו להיות לא יעילים, מכיוון התפוקה שלהם היא בטווח של 1 mw ל-10 mw, מה שמשתנה מאוד בעקבות שינויי טמפרטורה קרה או חמה מידי. התהליך המורכז הזה דורש מייצבי טמפרטורה וקירור אקטיבי. כמו כן, מצביעי לייזר באורך גל 593.5 nm, עובדות על גבי דיודות קטנות יותר וחלשות יותר.
צהוב.
מצביעי לייזר בצבע צהוב בעלות 589 nm, על אף הקרבה שלו לאורך גל כתום, נראה בצבע זהב יותר. מצפים אסטרונומיים עושים שימוש בקרן לייזר זו, כדי להצביע על כוכבים.
ירוק.
מצביעי הלייזר הירוקים הם הנפוצים ביותר ב-DPSS. הופיעו בסביבות שנות ה-2000. הם יותר מורכבים מאשר מצביעי הלייזר האדומים הסטנדרטיים, מפני שהדיודות אינן זמינות בטווח אורך הגל הנדרש. האור הירוק נוצר בתהליך מורכב רב שלבי, בדרך כלל מתחיל בכוח גבוה (100-300mw), הדיודות של המצביע לייזר הירוק, מוקרנות ב-808 nm.
לייזר ירוק יכול לפעול במצב של גל רציף או פולסים של גלים כדי להפחית בעיות קירור, ולהאריך את חיי הסוללה.
ב-2009 פותח לייזר ירוק שאינו דורש הכפלה, מה שמבטיח יעילות גבוהה ועלול לסכן את ייצור מקרני הווידאו הצבעוניים החדשים המושתתים על השיטה הישנה (המוכפלת) של לייזר ירוק.
שימוש נפוץ במצביע לייזר ירוק הוא לאסטרונומים כדי להצביע בקלות על כוכבים וקבוצות כוכבים. מצביעי הלייזר הירוקים יכולים להגיע במגוון כוחות פלט.
מצביעי לייזר ירוקים של 5 מילי וואט הם הבטוחים יותר לשימוש. כל סוג אחר יכול לגרום לנזקים לעיניים ומסוכן לשימוש (מפורט בהמשך).
כחול.
אורכי גל התואמים לצבע הכחול הם 473 nm, בעלי אותם מאפיינים בסיסיים של מצביעי לייזר ירוקים. השימוש העיקרי בלייזר כחול החל ב-2006 במכשירי אחסון ענקיים. אורכי הגל מיוצרים על ידי הכפלה בתדירויות של קרינת לייזר 946 nm- משמש למצביעי לייזר. עיקר השימוש בלייזר כחול הוא ברפואה בציוד אבחוני.