1. Tyrinėjimas

Efektyvi konfigūracija, siekiant sukurti lazerio prietaisą, yra naudoti ne tik du atomų lygius (lazerio perėjimo lygį), bet ir trijų lygių konfigūraciją, kad būtų pasiekta vadinamoji populiacijos inversija aukštame lygyje, iš kurio incidentinės bangos stimulas leidžia atomams vienu metu spinduliuoti.

Norint pasiekti populiacijos inversiją, reikia „pumpuoti“ elektroną iš 1 lygio į 2 lygį naudojant elektromagnetinę bangą tinkamo dažnio, kuri suteikia atomams energijos pereiti į aukštesnį lygį.
Jei turime tik du lygius, elektromagnetinė banga pumpuoja elektronus iš žemesnio lygio į aukštesnį tokiu pat greičiu, kokiu banga stimuliuoja emisiją iš 2 lygio į 1 lygį. Reikia „užfiksuoti“ elektroną aukštesniame lygyje.

Naudojant tris atomų lygius, galime pumpuoti elektroną į aukštą lygį (3 lygį). Elektronas greitai pereina į tarpinį lygį (2 lygį) ir ten išlieka, kol banga tinkamo dažnio stimuliuoja perėjimą į 1 lygį.

Šiai procedūrai reikia dviejų skirtingų stimuliuojančių bangų su skirtingais dažniais. Pirmoji (pumpuojanti spinduliuotė) turi dažnį , o antroji (stimuliuojanti spinduliuotė) turi dažnį .

Prietaisas bus paruoštas „veikti“ dėl populiacijos inversijos, kurią sukelia pumpuojanti banga. Kai reikia lazerio emisijos, leidžiame stimuliuojančiai bangai praeiti pro medžiagą ir elektronai antrame lygyje visi kartu pereina į žemesnį lygį, sukeldami stiprią spinduliuotės emisiją.
Norint pilnai panaudoti stimuliuojančią incidentinę bangą lazerio prietaise, aktyvi medžiaga yra patalpinta tarp veidrodžių.

Šie veidrodžiai sudaro rezonansinę ertmę, kuri sustiprina spinduliuotės emisiją.

Be aktyvios medžiagos, tokios kaip rubinas, šiuolaikinėje technologijoje taip pat naudojami diodiniai lazeriai.