激光，是一種受激輻射產(chǎn)生的光。從技術(shù)原理角度分析，激光產(chǎn)生的三個必要條件包括：粒子的受激輻射、反轉(zhuǎn)分布以及穩(wěn)定增益。
激光的理論基礎(chǔ)最初在1916年由愛因斯坦提出，簡單地說包括受激吸收和受激輻射兩個過程：在受激吸收過程中，物質(zhì)中處于低能級E1的粒子受到能量為hv=E2-E1的光子照射而吸收能量躍遷至高能級E2；在受激輻射過程中，處于高能級E2的粒子，受到能量同樣為hv=E2-E1的光子激勵，在躍遷至低能級E1的過程中輻射出一個與入射光子具備完全相同狀態(tài)的光子。經(jīng)過這兩個過程，入射光子數(shù)量獲得成倍增加，光強增大，形成了光放大效應(yīng)。
基于受激輻射的特性，在持續(xù)有光子射入激勵的情況下，某些物質(zhì)中的粒子能夠在躍遷至高能級E2之后穩(wěn)定在次高能級E3，被稱之為亞穩(wěn)態(tài)。當(dāng)這些粒子大量堆積于亞穩(wěn)態(tài)E3并且數(shù)量遠超過處于低能級E1的時候，就形成了物質(zhì)中粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布，使得受激輻射數(shù)量遠大于吸收數(shù)量。
粒子形成反轉(zhuǎn)分布后，在激勵下不斷輻射出的光子通過諧振腔持續(xù)獲得增益，并在滿足條件后從諧振腔中射出。
基于這一系列反應(yīng)過程，入射光子最終形成同方向、同頻率的相干光束，使激光具備高亮度、高方向性、高單色性、高相干性的特點。
激光器是激光的發(fā)射裝置，基于激光的產(chǎn)生原理，其核心器件主要包括泵浦源、工作物質(zhì)和諧振腔三部分。
泵浦源（激光產(chǎn)生的動力源）：
泵浦源在激光器中承擔(dān)激勵源的功能，其目的是使工作物質(zhì)中的粒子處于反轉(zhuǎn)分布的狀態(tài)，由于受激輻射的光子數(shù)目與入射光子數(shù)目和物質(zhì)中粒子反轉(zhuǎn)分布數(shù)目成正比，通過泵浦源的持續(xù)激勵，工作物質(zhì)中就能夠輻射出大量特征狀態(tài)一致的光子，形成初始的激光。
根據(jù)激勵方式不同，泵浦源主要可以分為電激勵、光激勵、熱激勵和化學(xué)激勵，電激勵采用氣體放電或電流、電子束注入等方式進行激勵，常見于氣體激光器、半導(dǎo)體激光器中；光激勵采用光源照射激勵，多用于固體激光器和液體激光器；熱激勵和化學(xué)激勵則通過熱能和化學(xué)反應(yīng)進行激勵，這兩種激勵方式比較少見，應(yīng)用于特定幾種激光器中。
工作物質(zhì)：
如果說泵浦源是激光產(chǎn)生的驅(qū)動力，那么工作物質(zhì)就是泵浦源的主要鞭策對象，驅(qū)使他源源不斷的輻射出光子。由于激光的產(chǎn)生需要物質(zhì)中粒子具備反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)，所以就要求工作物質(zhì)存在亞穩(wěn)態(tài)能級，自1960年美國科學(xué)家梅曼發(fā)明世界上第一臺激光器至今，已經(jīng)有多種多樣符合條件的工作物質(zhì)被探索出來，按形態(tài)不同主要可以分為固體、氣體、液體和半導(dǎo)體。按照使用的工作物質(zhì)種類，激光器相應(yīng)的也被分為固體、氣體、液體、半導(dǎo)體激光器等。
諧振腔：
工作物質(zhì)通過泵浦源受激輻射出光子后，還需要經(jīng)過一道“增益”環(huán)節(jié)來使發(fā)射出的激光達到一定閾值，諧振腔就在激光器中承擔(dān)增益放大的功能。最基礎(chǔ)的諧振腔結(jié)構(gòu)可以理解為平行放在工作物質(zhì)兩邊的兩面不同的反射鏡，一面反射率為100%，一面則根據(jù)所需要的激光閾值部分透射。由于光強與光子數(shù)密度成正比，初始受激輻射產(chǎn)生的光子通過在諧振腔中來回振蕩不斷穿過工作物質(zhì)獲得持續(xù)放大，并最終達到符合要求的閾值。
全球激光器件趨勢：產(chǎn)業(yè)整合，國產(chǎn)替代
在選用工作物質(zhì)相同的情況下，諧振腔和泵浦源就成為決定激光器發(fā)射光束的質(zhì)量、性能的關(guān)鍵所在，同時也是激光器的技術(shù)核心點。除此之外，激光器中還有耦合器、隔離器、調(diào)制器等起到調(diào)節(jié)光束方向、頻率等輔助作用的無源器件，共同組成一個完整的激光器裝置。
