现代许多范畴中都使用了激光器，激光器在许多设备中都发挥着核心效果。今日咱们一同学习一下激光器的作业原理。
依据量子力学，原子中的电子有固定轨迹和能级，能级间的能量量子化。当物质遭到光的辐照时，光与物质（原子、分子、电子等）相互效果，存在三种光跃迁进程（three optical transition processes）: 受激吸收、自发辐射、受激辐射。以下评论辐射光与电子的相互效果，原子中的电子拜见下图。
受激吸收，一般称为吸收，原子中的电子吸收外来光场中的光子，从低能级跃迁至高能级，满意hv=E2-E1,（受激）吸收使外来光子数削减，如下图。
跃迁几率（跃迁概率）为B12u(v)N1 ，其间B12为爱因斯坦B系数，u(v)为光场，N1为低能级上的粒子数。可见受激吸收与光场和低能级的粒子数有联系。
自发辐射如下图，激发态的粒子在初态处于高能级，处于不稳定，向低能级跃迁，跃迁进程中辐射出光子，光子频率满意hv=E2-E1,。
自发辐射的跃迁几率（transition probalility）为A21N2，其间A21为爱因斯坦A系数，N2为高能级上的粒子数。可见自发辐射与高能级的粒子数有联系。A21的物理含义是指单位时间内发生自发辐射的粒子数密度，占E2能级总粒子数密度的百分比，即每一个处于E2能级的粒子在单位时间内发生的自发跃迁几率。
外来光子辐照至高能级的粒子，粒子成果发生向低能级跃迁，一起辐射出一个光子，这个光子与外来的入射光子波长频率共同，满意hv=E2-E1。受激辐射的光子与外来光子的特性完全相同，即具有相同的频率、偏振方向、传达方向以及相同的相位。这样，输入一个光子，输出变成了两个状况完全相同的光子，而且这两个光子可再效果于其他粒子，持续引起受激辐射，然后取得很多特征完全相同的光子。即完结了光扩大效果。
受激辐射跃迁几率为B21u(v)N2，B21爱因斯坦B系数，受激辐射系数，u(v)为光场，N2为高能级上粒子数。可见，受激辐射与光场和处于高能级的粒子数有关。
受激辐射光有完全相同的相位联系，为相干光(coherent)，例如激光。
自发辐射光没固定的相位联系，为非相干光（incoherent）,例如灯泡和蜡烛发光。
激光，受激而发的光，英文为laser, 是light amplification by stimulated emission of radiation的缩写。从字面可以精确的看出，激光的发光原理是要使受激辐射占主导地位。使受激辐射占主导地位需求满意两个条件：一是完结粒子数的回转，二是要使增益大于损耗。
室温情况下，粒子都处于低能级上，高能级上没有粒子。以温度T=3000K的热辐射光源，发射可见光500纳米为例，N2/N1远远小于1，阐明受激辐射强度远远小于自发辐射强度，受激辐射是可忽略不计的。受激吸收（吸收光子）使得体系的光子数极大地减小。
粒子数的回转，便是使高能级E2的粒子数N2远大于低能级E1的粒子数N1。激光器选用鼓励抽运体系（多选用光学鼓励或气体放电鼓励）完结粒子数的回转，如下图：
泵浦源供给能量，将低能级E1上的粒子抽运运送至高能级E3上（假如从E1抽运至E2，E2粒子处于激发态不稳定，很快辐射跃迁至低能级E1，这样抽运和辐射很快平衡，完结不了N2远大于N1），高能粒子从E3跃迁至E2，高能级间E3至E2的跃迁是无辐射跃迁，即激发态粒子弛豫的进程。这样，高能级上E2的粒子数就增多了，以此来完结高能级E2上的粒子数比低能级E1上的粒子数多，即完结了粒子数的回转，使光完结扩大。
激光器内部有激光介质1（激活介质或作业介质），泵浦源2供给能量，光学谐振腔两头为反射镜，一个镜子为反射率100%的全反射镜3，另一个镜子反射率略小于100%为激光输出反射镜4。
光源宣布光子，影响高能级的回转粒子，高能级的回转粒子向低能级发生辐射跃迁，宣布相同的光束，所以一个光子变成了2个光子，持续向前传达，2变4, 从而4变8，完结自发辐射的雪崩式扩大，如下图：
激光器中的光学谐振腔，将初度的出射光经激光输出镜再反射回去，又进行一次扩大，完结一次正反馈。
正反馈进程在来回反射进程中，初始很小的光，就会被扩大到一个很高等级的光（指光子数从1被扩大到很大很大），使得这个粒子数回转的体系里边的能量悉数向这个方向会集，最终在输出反射镜这一个区域，总有一点重量溢出耦合出来，即输出激光。在这个扩大进程中，在其他方向上一起也发生了少数损耗，但总体上，因谐振腔的扩大效果，使增益大于损耗。
关于固定的共振体系，只能呼应一个频率，或其谐波（像吉他两点之间的弦，改动两点间隔，宣布不同频率的声响）。谐振腔中两个镜子是固定的结点，光就像弦。只有当光的波长是光程的半整数倍时，光来回的一个反射才是增强的，不然，会相干消掉。这个使得咱们频率也十分会集，所以输出的激光光方向共同，波长会集。
激光的单色性特别高，空间相干性特别强，单色亮度十分高。激光简直都是平行的，向着一个方向。
