原理
在能階的概念中，有三個要素：
一、受激躍遷：低能階電子吸收正確頻率的光子，而跳躍到高能階。
二、自發輻射：高能階的電子自動躍遷到低能階，並放出一個光子。
三、受激輻射：高能階的電子受到正確頻率的光子刺激，躍遷到低能階，並放出兩個同方向、同頻率的光子。
第三個要素便可用來製造雷射。
條件
一般的材料中，若用光激發，則電子會跳至高能階，後瞬間回到低能階，再放出光。此情況中，低能階的電子數目太多，使得受激躍遷的現象遠高過受激輻射，且躍遷後發生快速的自發輻射，其射出之光線並無同向性。
一般的材料中，若用光激發，則電子會跳至高能階，後瞬間回到低能階，再放出光。此情況中，低能階的電子數目太多，使得受激躍遷的現象遠高過受激輻射，且躍遷後發生快速的自發輻射，其射出之光線並無同向性。
若要使受激輻射增強，我們將基態的電子激發到高能階時，必須有一低於該能階的準穩態，讓電子能自行跳至該態，並停留在那裡。
這些電子無法快速回到基態，因而不斷累積，導致準穩態的電子比基態更多。此現象稱為居量反轉 (population inversion).
這時若以正確的光線刺激，則受激輻射效果將遠超過受激躍遷，並大量放出同方向、頻率的光子。
雷射腔/雷射共振腔 (optical cavity/optical resonator)
將具有準穩態的材料（稱為增益介質，gain medium）放在圓柱狀的雷射腔中，並用快速閃光激發（或熱、化學等方式激發，激發源稱為pumping source），便可產生居量反轉，為了不斷累積這些光子，雷射腔一端為半穿透鏡（稱為輸出耦合鏡，output coupler），另一端為不穿透鏡，如此每次僅有少部分的光子從一端穿出，其餘的將繼續在雷射腔內累積。這種不斷累積，反覆使用的技術，讓雷射又被稱為回饋雷射 (feedback laser).
半導體雷射
在半導體中，使用的是電子與電洞的再結合，來取代原本的電子能階躍遷。由於半導體的技術成熟，亦可調控不同的半導體層來達到控制能階的效果。
分佈回饋雷射 (distributed feedback laser)
一個增益介質中，可能有數個亞穩態能構成雷射放射的條件，因此同時可有許多波長的光在雷射腔中累積，不同波長的光線在空氣中速度不同，這將造成遠距離資訊傳輸的失真，因此解決的方案是用反射特定波長的鏡面來取代原本的反射鏡，使不需要的波段無法在雷射腔中累積，在此，光子晶體便是一個可以考慮的方案。
垂直腔面發射雷射 (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)
半導體雷射中，通常是由半導體層的側面放出雷射，但透過適當的設計，也可以由半導體層的垂直面發射雷射，這種雷射在製造上更加便利，因此為目前廣泛使用於光纖通路的半導體雷射技術。
