光是传递信息的媒介和能量的载体，21 世纪是光的时代。光从组成物质的原子中发射出来，原子获得能量后处于不稳定状态（也就是激发状态），它会以光子的形式把能量发射出去。激光是一种纯色、准直、高亮、同向、能量密度高的光子队列，常常被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。激光的应用很广泛，主要有激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光光谱、激光测距等等。 自发辐射是产生激光的必要条件。自发辐射又称自发发射、量子跃迁，是原子的一种发光过程。原子受激发从低能级跃迁到高能级，处于高能级(激发态)的原子是不稳定的，在没有任何外界影响下，它们会自发地，独立地从高能级返回到低能级，同时放出一个能量为hν=E2-E1 的光子。这种自发地从激发态返回较低能态而放出光子的过程，称为自发辐射过程 。激发原子自发地向低能级跃迁的辐射过程。原子中处于高能级E2 的电子，一般要向较低的能级E1跃迁，而同时放出能量为E2-E1的光辐射。这个过程如果不受外界因素作用而自发地进行的，就称为自发辐射 。是普通光源的发光机理 。 受激辐射也是产生激光的必要条件。受激辐射是当原子处于激发态E2 时，如果恰好有能量（E2-E1）的光子射来，在入射光子的影响下，原子会发出一个同样的光子而跃迁到低能级E1上去。正常情况下，大多数粒子处于基态，要使这些粒子产生辐射作用，必须把处于基态的粒子激发到高能阶上去。由于原子内部结构不同，相同的外界条件使原子从基态激发到各高能阶的概率不同。通常把原子、分子或离子激发到某一能阶上的可能性称为这一能阶的“激发概率”。 粒子数反转是激光产生的前提。粒子数翻转是两能级间受激辐射几率与两能级粒子数差有关。在通常情况下，处于低能级E1 的原子数大于处于高能级E2 的原子数，这种情况得不到激光。为了得到激光，就必须使高能级E2 上的原子数目大于低能级E1 上的原子数目，因为E2 上的原子多，发生受激辐射，使光增强（也叫做光放大）。为了达到这个目的，必须设法把处于基态的原子大量激发到亚稳态E2，处于高能级E2 的原子数就可以大大超过处于低能级E1 的原子数。这样就在能级E2 和E1 之间实现了粒子数的反转。 通过谐振腔对激光强度进行放大。通过粒子数反转后，其中一个粒子首先在外界光场的照射刺激下，对外发出了一个光子，这个光子有刺激了其他粒子再次对外发射光子，并且方向相同，波长相同。但是这样放大的光还不够强，因此设计了一个光学谐振腔来提升光的强度。