激光是指原子中的亚稳态电子在入射光子的激发下，由高能级跃迁到低能级，产生大量具有完全相同特性的光子。激光产生的过程是受激辐射光放大的过程，即激光工作物质吸收外界能量，使工作物质高能级的粒子越来越多地跃迁到低能级，同时放出光子，光子经过谐振腔内不断振荡放大，就形成了激光。因此，要产生激光，必须具备三个条件：激光工作物质、外界激发源、光学谐振腔。
在热平衡状态下，一般介质中的原子等粒子都满足波尔兹曼分布，即低能级粒子数密度大于高能级粒子数密度。而要产生激光，首先必须改变粒子的分布，使高能级粒子数密度大于低能级粒子数密度，这种分布状态称为“粒子数反转”。粒子数反转只有在特殊介质中才能实现，目前自然界中发现的此类介质只有几百种。只有这些特殊介质才能作为激光的工作物质，又称为激活介质，是产生激光的必要条件。
此外，处于激发态的粒子还必须有足够长的寿命。在激光器的工作材料中，某种激发态粒子的平均寿命特别长，可达10^-3秒甚至1秒，这种状态被称为“亚稳态”。只有在亚稳态下，才能实现粒子数反转，从而为激光的产生提供了必要条件。
要实现工作物质上下能级之间粒子数的反转，必须从外界提供能量，将处于低能级的粒子激发到高能级，这个过程就叫“泵浦”或“抽运”。提供能量完成这一功能的物质就是激发源。激发源发射出的谱线要尽可能与工作物质的吸收谱线相匹配，这样才能实现能量的最大转换。常见的激发方式一般有光激发、电激发、化学激发、核激发、热激发等。
激发源可以使得工作材料实现粒子数反转，但要产生高纯度的激光，受激辐射必须远大于材料的自发辐射（激光的背景噪声），以保证特定光谱中的光子数密度足够高，这就需要光学谐振腔。
光学谐振腔不仅能为激光光子的振荡提供必要的光反馈，而且可以限制激光的频率和方向，提高激光的单色性和方向性。谐振腔两端安装有同轴反射镜，激发源通过泵浦过程激发工作材料中的原子或分子，产生受激辐射，沿谐振腔轴线辐射出的光子经反射镜沿轴线反射回来，进一步产生激发光子，形成雪崩效应式的振荡放大过程。两面反射镜中有一面为部分反射镜，沿轴线方向振荡放大的光束可通过部分反射镜释放出来，产生激光束；而遇到另一面全反射镜的光子则被反射回来，继续振荡并再次放大。
