激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）意指通过受激辐射实现的光放大，其原理是原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出。被引诱（激发）出来的光子束（激光），其中的光子光学特性高度一致。激光因此具有：高亮度、单色性、方向性好、相干性好的优点，在工业中应用最为重要的是极高的能量密度。激光单色性好并发散角小，可以聚集出微米大小的小斑点，加上自身的高强度特点，可以让激光聚集点的温度达到10000摄氏度以上。这样高的温度几乎可以使任何的固体材料瞬间便融化，甚至可能蒸发掉。理论上激光是可以加工各种固体材料的。激光的应用范围自诞生之日起便得到了不断的拓展，形成了激光加工、激光全息照相、激光照排印刷、激光测量等一系列新兴产业。

受激吸收：处于较低能级的粒子在受到外界的激发（即与其他的粒子发生了有能量交换的相互作用，如与光子发生非弹性碰撞），吸收了能量时，跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。

自发辐射：粒子受到激发而进入的激发态，不是粒子的稳定状态，如存在着可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率 ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。众多原子以自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态、传播方向上的一致，是物理上所说的非相干光。

  受激辐射：1917年，爱因斯坦从理论上指出：除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为 ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射两个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射。

  现在的激光器多使用四能级系统，泵浦源将基态的粒子抽运到高能级E3后通过自发辐射来到E2能级，由于E1能级不是基态，通常情况下这一能级几乎没有粒子，因此在E2能级与E1能级之间能够很容易地形成粒子数反转，当外来光能量与E1能级与E2能级能级差相等时能够产生受激辐射，对光进行放大。

产生激光的条件有：粒子数反转和激光增益大于损耗。因此激光器的组成部分一般有：泵浦源、谐振腔、工作介质三部分。

泵浦源是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同，可以采取不同的激励方式和激励装置，常见的有以下四种：1.光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的，整个激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚光器组成，这种激励方式也称作灯泵浦。2.气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。3.化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。4.核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。

工作介质是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。

谐振腔通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成。作用为：1.提供光学反馈能力，使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡。2.对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出激光具有一定的定向性和单色性。共振腔作用取决于1.组成腔的两个反射镜的几何形状（反射面曲率半径）和相对组合方式；2.给定的共振腔型，包括平行平面腔，平凹腔，对称凹面腔，凸面腔等（其对腔内不同行进方向和不同频率的光，具有不同的选择性损耗特性）。可以使得激光多次通过工作介质反复放大最终输出激光。

根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类：1.固体激光器（晶体和玻璃），这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的；2.气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，并且根据气体中真正产生受激发射作用的工作粒子性质的不同，而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等；3.液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液，其中金属离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl₂）则起基质的作用；4.半导体激光器，这类激光器是以一定的半导体材料作为工作物质而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入)，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用；5.自由电子激光器，这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域。