Wirkungsprinzip der Lichtverstärkung

Mittels Energiezufuhr, beispielsweise in Form von Licht, ist es möglich, die Elektronen eines Moleküls oder eines einzelnen Atoms, auf ein energetisch höheres Niveau zu bringen.

Spontane Emission

Das Elektron befindet sich dann in einem "angeregten Zustand" besteht aber nur für ein Billionstel einer Sekunde. Elektronen streben stets, physikalischen Gesetzen folgend, das niedrigere Energieniveau an. Beim Rückfall auf den Grundzustand wird Energie freigesetzt. Dies geschieht in Form einer elektromagnetischen Strahlung und wird auch "spontane Emission" genannt.

Induzierte bzw. stimulierte Emission

Das freigesetzte Photon  breitet sich im jeweiligen Medium (Gasgemische, Feststoffe etc.) aus, wobei es zu zusammenstößen mit weiteren Elektronen kommt. Liegt ein Elektron in "angeregtem Zustand" vor und prallt es auf ein Photon, wird eine frühzeitige Entladung ausgelöst und zwei Photonen freigesetzt.

Dieser Vorgang wird als "induzierte bzw. stimulierte Emission" bezeichnet, da die Lichtaussendung durch ein Fremdphoton ausgelöst wurde. Das besondere bei diesem Vorgang ist jedoch, dass die freigesetzten Photonen über dieselbe Wellenlänge und Phasenlänge verfügen.