การเปล่งแสงแบบถูกเร้า (Stimulated Emission)

            ระบบอะตอม หรือโมเลกุล ที่ใช้ทำเลเซอร์จะมีชั้นพลังงานต่างๆ อยู่ โดยที่ชั้นพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการเกิดแสงเลเซอร์อยู่ ๒ ชั้นพลังงาน โดยปกติอะตอม หรือโมเลกุลจะอยู่ที่ชั้นพลังงานต่ำ (E1) เสมอ เพราะมีเสถียรภาพกว่า เมื่อมีการป้อนพลังงานให้แก่ระบบอะตอม หรือโมเลกุล เช่น การฉายแสงที่มีพลังงาน ที่พอดีกับผลต่างระหว่างชั้นพลังงานทั้งสอง (E2 - E1) อะตอม และโมเลกุล จะถูกกระตุ้นให้ขึ้นไปอยู่ที่ชั้นพลังงานที่สูงกว่า (E2) ปรากฎการณ์เช่นนี้คือ การดูดกลืนแสง (Absorption)


            เมื่ออะตอม หรือโมเลกุลมีพลังงานสูงขึ้น เนื่องจากการดูดกลืนแสงแล้ว จะคงสภาพเช่นนั้นได้ด้วยระยะเวลาหนึ่งเท่านั้น เพราะสถานะที่พลังงานสูง (E2) นี้ไม่เสถียร เมื่อเวลาผ่านไประยะหนึ่ง อะตอม และโมเลกุลเหล่านั้น ก็จะตกกลับมาอยู่ที่ชั้นพลังานต่ำ (E1) ตามเดิม โดยคายพลังงานออกมาเท่ากับผลต่างระหว่างชั้นพลังงานทั้งสอง (E2 - E1) หรือเปล่งแสงกลับออกมานั่นเอง การเปล่งแสงเช่นนี้เกิดขึ้นเองโดยธรรมชาติของอะตอม และโมเลกุลนั้นๆ จึงเรียกปรากฏการณ์เช่นนี้ว่า การเปล่งแสงแบบเกิดขึ้นเอง (Spontaneous Emission)

            แต่การเปล่งแสงแบบถูกเร้า (Stimulated Emission) ซึ่งเป็นกลกไลหลักของเลเซอร์นั้น เริ่มต้นจากการดูดกลืนแสง เพื่อให้อะตอม หรือโมเลกุล ขึ้นไปอยู่ที่ชั้นพลังงานสูงเช่นกัน แทนที่จะให้อะตอมหรือโมเลกุลตกลงมาเอง เมื่อเวลาผ่านไปจะมีการฉายแสงเข้าไปในระบบอะตอม หรือโมเลกุล ที่มีพลังงานเท่ากับผลต่างของชั้นพลังานทั้งสอง (E2 - E1) แต่แสงที่ฉายเข้าไปนี้ไม่ถูกดูดกลืนโดยระบบฯ แสงนี้เร่งเร้าให้อะตอมหรือโมเลกุลคายพลังงานก่อนเวลา แสงที่เปล่งออกมากับแสงที่เร้าจึงออกมาจากระบบพร้อมกันมีพลังงานเท่ากัน และมีความพร้อ มเพรียงกันทั้งทิศทางการเคลื่อนที่และเฟสของคลื่นแสง