Generatori optici cuantici: laseri si maseri

Termenul Laser este format din initialele cuvintelor englezesti Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, adica amplificatoare de lumina prin efect de emisie stimulata a radiatiei. Aceste surse de lumina coerente au caracteristicile fundamentale de a fi monocromatice, cu directionalitate deosebita si intensitate foarte mare.

Ideea de baza a amplificatorilor cuantici consta tn recunoasterea faptului ca emisia spontana a radiatiei electromagnetice este legata de distributia energetica a atomilor si moleculelor aflate tn conditii termodinamice de echilibru. Pentru un sistem de particule N care prezinta doua stari energetice W1 respectiv W2, distributia de particule N1 si N2 aflate tn starile energetice respective urmareste legea exponentiala data de relatia Boltzmann:
unde   este constanta lui Boltzmann,    este diferenta de energie emisa sau absorbita la tranzitiile dintre nivelele energetice metastabile W1 si W2.
   
Realizarea unei emisii stimulate sau induse necesita obtinerea unei tranzitii simultane pentru un grup mare de atomi aflati tntr-o stare energetica excitata. tn urma acestei tranzitii coerente fazele de oscilatie ale emisiilor provenite de la diferiti atomi vor fi corelate si dau nastere unui puls de radiatie de mare intensitate. Aceasta situatie este realizabila prin inversarea numarului de atomi existenti tn starile energetice respective, astfel sa se realizeze conditia N2>N1 pentru termenul pozitiv  . Temperatura exprimata din legea lui Boltzmann indica o valoare pozitiva pentru situatia N2<N1, conform expresiei: