一個原子吸收能量之后，從低能態到高能態的過程稱為激發過程。反之，處于激發狀態的原子是不穩定的，總是自發地回到低能態，同時有光子發出。這一過程叫“自發輻射”。如果原子吸收外界光能而躍遷到高能級，而受外界光感應產生輻射又回到低能態，這一過程叫“受激發射”。但是，只有采用一種辦法使物質中大量粒子同時處于激發態，并通過外界光感應，使所有處于激發態的粒子幾乎同步完成受激輻射回到低能態，這時物質才能發出一柬強大的光束來，稱為“激光”。打個比方，激光的產生過程好比用水泵將水抽到水塔頂部，然后突然打開閘門，這時水就會以強大的力量噴射而出。當然，激光的產生過程要遠比上面的例子復雜得多。
在固體激光器中，能產生激光的晶體或玻璃被稱為激光工作物質。激光工作物質由基質和激活離子兩部分組成，基質材料為激活離子提供了一個合適的存在與工作環境，而由激活離子完成激光產生過程。常用的激活離子主要是過渡金屬離子，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（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現和使用的激光工作物質。現在已研制成功了數十種可供應用的激光晶體。當采用不同的激活離子、不同的基質材料和不同波長的光激勵，會發射出各種不同波長的激光。
早期的固體激光器都是用閃光燈或其他激光器，來完成激光工作物質內原子的受激輻射過程的，這基本上是由一種形式的光能轉化為激光能量的過程。如何把電能直接轉化為激光的能量，一直是人們夢寐以求的事情。近年來，科學家成功地研制出了半導體激光器，一旦接通電源，便會發出激光。選用不同的半導體材料和不同制造工藝可以制造出功率不同、發射不同波長激光的激光器。半導體激光器的出現，大大減少了激光器的體積，米粒大的一個半導體芯片，接上電源，便會發射出神奇的激光。目前，半導體激光器已在許多方面得到了廣泛的應用。
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