Un diagramme d'énergie montre comment un atome peut être dans un état excité (niveaux supérieurs d'énergie) ou désexcité (niveaux inférieurs d'énergie). Absorber/émettre un photon (quantum de lumière) est un moyen habituel pour l'atome d'absorber/libérer un surplus d'énergie. Cette émission peut être spontanée ou stimulée.

Pour faire un LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), il faut faire passer un grand nombre d'atomes du milieu actif dans l'état excité. C'est la fonction du pompage d'énergie opéré par la source extérieure.Il faut aussi une cavité optique résonante pour forcer les photons émis à provoquer d'autres émissions stimulées. Un miroir légèrement transparent permet de laisser s'échapper un faisceau monochromatique.