基于受激辐射放大原理而产生的一种相干光．设某粒子(原子、分子或离子等)系统的一对能级中，低能级，高能级，若入射光子的能量．n为入射光子的频率，则光子与粒子的相互作用有三种性质不同的基本过程．自发辐射，受激辐射和吸收过程．当原子不受外界影响，处于高能级的电子会自发地跳向低能级，即电子从高能级向低能级跃迁，同时放出光子，其能量．这种发光过程叫自发辐射．由于光源中的发光物质包含大量的原子，因此自发辐射发出的光彼此独立．当原子中处于高能级上的电子在能量为的光子的激发下跃迁到低能级而发光，这种发光叫受激辐射．受激辐射产生的光子与外来光子的频率、相位、振动方向和传播方向完全相同．当一个光子激发得到另一个相同的光子时，如果这两个光子再引起其他原子产生受激辐射，又能得到特征完全相同的更多光子，这个现象叫光的放大，这就是激光形成的原理．如果能量为的光子与处于低能级的原子接近时，光子就可能被原子所吸收而使从低能级激发到高能级上去，这就是光的吸收．光的吸收使光子数减少．为了使入射光得到净放大，需使受激辐射超过吸收作用，就要实现粒子数反转，即使处在高能级上的原子数比处在低能级上的原子数多，因此产生激光必须选择能实现粒子数反转的物质，这种物质的原子能级除低能级的基态、高能级的激发态，还存在高能级的亚稳态能级，粒子处在亚稳态能级的时间较长．如果外界强光不断激励使亚稳态上的粒子不断累积，于是在亚稳态与基态之间形成了粒子数反转，为了使受激辐射加强抑制自发辐射，激光器中有光学谐振腔，因此激光器都有三个基本组成部分：工作物质，它是激光器的核心，激励系统，它将外界能量转换成激光光能，光学共振腔形成光振荡并放出激光．