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"雷射"的英文名全稱是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ,中文意思是，通過受激輻射產生的光放大。雷射的"激"就代表著受激輻射。
這裡的輻射，和我們常說的手機輻射、電腦輻射是不是一回事呢？別著急，後面我們會講。
其實生活在現代社會的我們，經常會接觸到雷射。比如，在學校，老師上課會使用雷射筆；在醫學上，雷射可以用來糾正視力上的缺陷；在工業上，我們可以用雷射切斷鋼材和其他材料；在超市裡，售貨員結帳的時候用的電子掃描槍也利用了雷射。
雷射是什麼呢？普通的光又和雷射有什麼區別呢？
雷射和普通的光完全不同日常生活中我們見到的光源大多數是不相干的光源，例如手電筒的光，太陽的光以及電燈泡裡發出的光。所謂的不相干，是指從這些光源裡面發出的光有兩個共同特點，都是由不同顏色的光組成，看起來都是白光，而且這些不同顏色的光，甚至是其中顏色相同的光，偏振的方向都不一樣
具體來說，第一，它們發出的光在各個頻率上都有分布，換句話說，它們是由各種不同的顏色組成的，這些不同顏色的光疊加在一起，發射到我們眼裡，我們看到的都是白色的光。第二，這些不同顏色的光，甚至是其中顏色相同的光，偏振的方向不一樣。偏振就是指光的振動方向，比如說從智慧型手機屏幕裡發出的光就是偏振的，當我們帶著偏振墨鏡去看手機屏幕，只能從一個方向看到屏幕上的內容。當轉動屏幕到一定角度時，屏幕上的內容會完全消失，這時手機屏幕光的偏振方向和墨鏡所允許的偏振方向完全垂直，所以我們看不到屏幕上的內容。如下圖中的丙情況。
雷射則是完全相反的一類光。它具有很強的相干性，所以它只具有一種頻率。這也就是為什麼我們看到的雷射總是有顏色的，而且只有一種顏色。除了相干性之外，雷射另一個重要的特點就是發散性很小，這也是我們平時看到的雷射總是一條線的原因。而且由於這個原因，雷射的功率也比普通的光大得多。
總之，雷射就好像是好多人在列隊走方陣，大家的步伐，速度以及方向都是一樣，可控性強，行動力高。普通的光就好比廣場上的人群，大家的步伐，速度甚至是方向都不一樣，可控性底，行動力差。
從原子的層面去認識"光"
但正是由於雷射這麼特殊，要產生雷射並沒有那麼容易。
那麼，我們平時所見的雷射器，又是怎麼被發明出來的呢？
在回答這個問題之前，我們先來說說光是怎麼從原子裡發出來的。一個原子要發出光，首先需要額外的能量把它從基態激發到激發態。基態可以理解為基本狀態，就是原子平時所處的能態，這就好比宿舍裡的下鋪，待在下鋪最省能量。上鋪就相當於激發態，需要費力才能上到上鋪。當我們從上鋪跳下來時（實際上是從扶手梯上下來），我們在上鋪的能量會以振動的形式釋放到地板。
對於原子來說，當它從激發態到基態時，釋放的能量就是電磁輻射，當電磁輻射的頻率在可見光的範圍內時，就是我們看到的光。當然，多數原子存在不止一個激發態，這些激發態之間也是有能量差異的。當原子從高激發態降落到低激發態，也是會發出電磁輻射的。日常生活中我們所說的什麼手機輻射，電腦輻射其實就是一種電磁輻射，沒有什麼特殊的，它們的輻射功率遠遠小於太陽光這個電磁輻射的功率，因此沒有必要十分擔心。而且也沒有科學證據表明手機或者電腦的電磁輻射對人體有什麼危害。
在普通的光源中原子被隨機地激發到不同的激發態，然後又隨機地降落到比這個激發態能量更低的激發態或者基態上時，原子就會發出各種不同頻率（也就是不同顏色）的光，這樣光混合到一起就是我們平時所見的白光。要想實現雷射，我們就必須把大量的原子激發到同一激發態，然後讓它們發出頻率、相位以及偏振方向一樣的光。實現這個目標的關鍵過程之一就是受激輻射。
受激輻射的概念是愛因斯坦在1917年發表的關於輻射量子理論的論文裡首先提出來的。這篇論文是雷射發展史上重要的裡程碑。
愛因斯坦為雷射的誕生奠定理論基礎
要說這篇論文，還得從一場物理學革命說起。在1900年，量子力學的創立者普朗克發表了有關能量和輻射頻率的重要文章。在這篇文章裡，普朗克首先提出了能量量子化的概念。
能量量子化指的是從輻射源輻射出來的能量不能取任意小的值，能量只能是某個最小值的整數倍。普朗克發表了這篇文章後，並沒有意識到自己文章的重要性，他一直以為能量量子化只是權宜之計，在未來一定會有某個經典的理論可以解釋它。但是愛因斯坦讀了他的文章後，敏銳地意識到了這篇文章所傳達的重要物理意義，並在1905年寫了有關光電效應的文章，首次提出了光量子的概念。1905年,愛因斯坦還發表了有關狹義相對論的文章，將物理學帶入了＂高速＂的時代。
在1905年發表了有關光電效應和狹義相對論的文章後，愛因斯坦很快在整個物理界獲得了名譽，但是他並沒有就此止步，在整個世界還在適應狹義相對論所帶來的震撼時，他已經開始思考有關廣義相對論的問題了。從1905年到1915年整整十年，愛因斯坦幾乎是獨自一人構建了廣義相對論的大廈。在1915年發表了有關廣義相對論的文章後，他的注意力才又開始轉向物質和輻射（雷射就是輻射的一種）的相互作用方面。並在1917年提出了受激輻射的概念。
在解釋受激輻射之前，我們先提一下什麼是自發輻射（或者自發發射）。自發輻射的概念也是由愛因斯坦提出來的。他指出，一個孤立的受激原子可以通過發射光子返回比它所在的激發態更低的能態，這個過程就是自發輻射。我們日常生活中所見到的螢光就是典型的自發輻射現象。在提出了自發輻射的概念後，愛因斯坦進一步推測，光子更喜歡在同一狀態下一起旅行。對於一群處於相同的激發態的原子的集合，它們會隨機地發生自發輻射。但是，如果一束頻率相同的光子射向這群原子，這些光子將刺激這些原子儘早釋放自己的光子，而這些由原子釋放的光子將以與入射光子相同的頻率和相位在相同方向上傳播。這就是受激輻射。
從理論到實踐，三位關鍵人物
愛因斯坦提出受激輻射的概念後，雷射似乎離我們很近了，但是直到1940年代和1950年代，物理學家才發現該概念的用途。這主要是要使大量的原子同時處於激發態並沒有那麼容易實現，因為它們總是會發生自發輻射而離開激發態，更別談利用受激輻射去激發它們了。
實現雷射應用的關鍵人物是查爾斯·湯斯（Charles Townes）。查爾斯·湯斯在第二次世界大戰期間曾從事雷達系統的研究。戰爭結束後，他將注意力轉向了分子光譜學，該技術主要研究的是分子對光的吸收。分子光譜學用光子轟擊分子的表面，並分析散射的輻射以確定分子的結構。
1951年4月26日，當湯斯在華盛頓的一個公園散步時，他突然有了一個靈感，那就是可以利用受激輻射的原理去產生高強度的微波束來研究分子。在這種想法的引導下，他1953年在美國哥倫比亞大學建造了第一臺maser (microwave amplification by stimulated emission of radiation) 通過受激輻射產生的微波放大，也被稱為微波激射器。因為發明微波激射器，查爾斯·湯斯獲得了1964年的諾貝爾物理學獎。微波激射器發明出來後，我們距離雷射的誕生就只有一步之遙了（maser和laser僅僅差了一個字母）。
1958年，查爾斯·湯斯和他的姐夫亞瑟·肖洛（Arthur L. Schawlow）意識到只要對微波激射器稍加改造，就可以產生可見光範圍內的受激輻射。他們提議在原型maser的腔的兩端各安裝一個反射鏡，然後射入特定波長的光子，這些光子會從反射鏡反射並來回穿過介質，這些光子就會不斷激發原子產生受激輻射，從而在相同波長下發射更多的光子。後來這兩個人寫了一篇詳細介紹他們的概念的論文發表在了《物理評論》上。兩年之後的1960年，休斯飛機公司的西奧多·邁曼（Theodore Maiman）製造了第一臺紅寶石雷射器。從此，人類打開了雷射時代的大門。
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