一個(gè)原子吸收能量之后，從低能態(tài)到高能態(tài)的過(guò)程稱為激發(fā)過(guò)程。反之，處于激發(fā)狀態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，總是自發(fā)地回到低能態(tài)，同時(shí)有光子發(fā)出。這一過(guò)程叫“自發(fā)輻射”。如果原子吸收外界光能而躍遷到高能級(jí)，而受外界光感應(yīng)產(chǎn)生輻射又回到低能態(tài)，這一過(guò)程叫“受激發(fā)射”。但是，只有采用一種辦法使物質(zhì)中大量粒子同時(shí)處于激發(fā)態(tài)，并通過(guò)外界光感應(yīng)，使所有處于激發(fā)態(tài)的粒子幾乎同步完成受激輻射回到低能態(tài)，這時(shí)物質(zhì)才能發(fā)出一柬強(qiáng)大的光束來(lái)，稱為“激光”。打個(gè)比方，激光的產(chǎn)生過(guò)程好比用水泵將水抽到水塔頂部，然后突然打開(kāi)閘門，這時(shí)水就會(huì)以強(qiáng)大的力量噴射而出。當(dāng)然，激光的產(chǎn)生過(guò)程要遠(yuǎn)比上面的例子復(fù)雜得多。

在固體激光器中，能產(chǎn)生激光的晶體或玻璃被稱為激光工作物質(zhì)。激光工作物質(zhì)由基質(zhì)和激活離子兩部分組成，基質(zhì)材料為激活離子提供了一個(gè)合適的存在與工作環(huán)境，而由激活離子完成激光產(chǎn)生過(guò)程。常用的激活離子主要是過(guò)渡金屬離子，如鉻、鉆、鎳等離子以及稀土金屬離子，如釹離子等。

固體激光器主要由閃光燈、激光工作物質(zhì)（如紅寶石激光晶體）和反射腔鏡片組成，反射鏡表面鍍有介質(zhì)膜，一片為全反射鏡，另一片為部分反射鏡。摻鉻紅寶石是一種最早發(fā)現(xiàn)和使用的激光工作物質(zhì)。現(xiàn)在已研制成功了數(shù)十種可供應(yīng)用的激光晶體。當(dāng)采用不同的激活離子、不同的基質(zhì)材料和不同波長(zhǎng)的光激勵(lì)，會(huì)發(fā)射出各種不同波長(zhǎng)的激光。

早期的固體激光器都是用閃光燈或其他激光器，來(lái)完成激光工作物質(zhì)內(nèi)原子的受激輻射過(guò)程的，這基本上是由一種形式的光能轉(zhuǎn)化為激光能量的過(guò)程。如何把電能直接轉(zhuǎn)化為激光的能量，一直是人們夢(mèng)寐以求的事情。近年來(lái)，科學(xué)家成功地研制出了半導(dǎo)體激光器，一旦接通電源，便會(huì)發(fā)出激光。選用不同的半導(dǎo)體材料和不同制造工藝可以制造出功率不同、發(fā)射不同波長(zhǎng)激光的激光器。半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)，大大減少了激光器的體積，米粒大的一個(gè)半導(dǎo)體芯片，接上電源，便會(huì)發(fā)射出神奇的激光。目前，半導(dǎo)體激光器已在許多方面得到了廣泛的應(yīng)用。