Zanim wynaleziono laser urządzeniem, który działał na identycznych zasadach był maser. Pierwszy maser został skonstruowany w 1951 roku przez Charlsa Townes'a. Zawierał substancję czynną w postaci amoniaku. Fale elektromagnetyczne emitowane przez to urządzenie miały długość 1.26 mm czyli należały do zakresu mikrofal.

Należy wyjaśnić jak dochodziło do emisji takiego promieniowania. Mianowicie działanie masera opierało się na zjawisku wymuszonej emisji promieniowania. W zależności od tego jaka substancja stanowi ośrodek czynny masera można je podzielić na masery gazowe oraz masery krystaliczne. W maserach gazowych ośrodkiem czynnym jest gaz, np. wspomniany amoniak, a w maserach krystalicznych ośrodkiem czynnym może być rubin lub korund.

Do wymuszonej emisji promieniowania dochodzi dzięki zjawisku pompowania. W procesie tym energia dostarczana jest do ośrodka czynnego masera w celu wzbudzenia atomów i przejścia ich na wyższe poziomy energetyczne. Atomy wracając do stanu podstawowego emitują promieniowanie. Dzięki temu urządzeniu można uzyskać fale spójne i o tej samej długości. Zjawisko wymuszonej emisji zostanie dokładniej wyjaśnione na podstawie lasera.

Laser zbudowano później niż maser, jego działanie opiera się na takich samych zasadach na jakich działa maser.

W skład każdego lasera wchodzą: ośrodek czynny, rezonator optyczny i układ pompujący.

W zależności od ośrodka czynnego lasery można podzielić na:

* lasery gazowe - ośrodkiem czynnym jest gaz, dzieli się je na : jonowe, atomowe i molekularne, mogą to być np. lasery helowo neonowe lub argonowe

* lasery cieczowe - ośrodkiem czynnym jest ciecz, wyróżnia się lasery: chelatowe, organiczne, nieorganiczne

* lasery stałe - ośrodkiem czynnym jest ciało stałe, przykład stanowi laser rubinowy lub neodymowy.

Promieniowanie świetlne w laserze również emitowane jest przez wzbudzone atomy. Do takiej emisji można doprowadzić sztucznie poprzez doprowadzenie do układu wzbudzonych atomów światła o określonej częstotliwości. Taki foton światła może być pochłaniany przez atom, a prawdopodobieństwo absorpcji jest proporcjonalne do ilości fotonów o danej energii. W wyniku absorpcji atom przechodzi na wyższy poziom energetyczny.

Drugi możliwy proces to emisja wymuszona. Czyli jeśli na wzbudzony atom pada foton to następuje przejście atomu na niższy poziom energetyczny. Zachodzi przy tym emisja dodatkowego fotonu o częstotliwości takiej jak foton wymuszający. Oba są również zgodne w fazie.

Zjawisko absorpcji może wystąpić z podobną częstotliwością jak proces emisji wymuszonej. Aby zwiększyć częstość emisji wymuszonej zachodzi konieczność wytworzenia stanu zwanego inwersją obsadzeń. Wtedy to liczba stanów wzbudzonych dominuje nad liczbą stanów o niższej energii. Stan ten może być wytworzony tylko sztucznie, w procesie zwanym pompowaniem. Jest to właśnie zadanie układu pompującego.

Pompowanie może odbywać się przez oświetlenie ośrodka czynnego wiązką światła o wystarczającej energii, bądź przez błysk innego lasera, błysk lampy błyskowej, wyładowanie elektryczne w ośrodkach gazowych czy działanie wiązki elektronów lub energii reakcji chemicznych.

Oprócz emisji wymuszonej kolejnym warunkiem koniecznym do generacji światła spójnego przez laser jest zastosowanie układu zwierciadeł, dzięki którym możliwe jest odbijanie części fotonów z powrotem do ośrodka czynnego lasera gdzie zachodzi wzmocnienie. Barwa światła laserowego zależy od rodzaju ośrodka czynnego lasera.

Poniżej przedstawiono charakterystykę kilku rodzajów laserów.

Laser helowo - neonowy

Jest to przykład lasera gazowego z ośrodkiem czynnym w postaci mieszaniny helowo - neonowej. Ciśnienie całkowite gazów zbliżone jest do 1.3 hPa. Mieszanina musi oczywiście mieć odpowiednie proporcje, to znaczy na 10 objętości helu musi przypadać 1 objętość neonu.

Obudowę tego ośrodka czynnego stanowi szczelna rura kwarcowa o średnicy kilku milimetrów, z elektrodami. Do tych elektrod przyłożone jest wysokie napięcie, które wywołuje wyładowania w gazie.

Najczęściej lasery te pracują na długościach fali: ,  i .

Laser rubinowy

Jest to przykład lasera zbudowanego na ciele stałym. Jako substancję czynną wykorzystuje się tutaj kryształy korundu z niewielka ilością jonów chromu. Kryształ ten ma postać walca. Pompowania optycznego dokonuje się za pomocą błysku flesza. Lasery te emitują światło barwy czerwonej odpowiadające długości fali λ = 694.3 nm.

Laser argonowy

Jest przedstawicielem lasera gazowego. Ośrodek czynny stanowi argon. Emitowane przez ten laser światło ma kilka długości z zakresu 457.9 - 514.5 nm.

Laser molekularny CO2

Jest to przykład gazowego lasera molekularnego. Ośrodek czynny stanowi dwutlenek węgla oraz niewielkie ilości azotu i helu. Emituje promieniowanie z zakresu podczerwieni. Może być laserem ciągłym lub impulsowym.

Laser kryptonowy i ksenonowy

Ośrodkiem czynnym jest krypton lub ksenon z niewielka ilością pierwiastków takich jak chlor lub fluor. Emitowane promieniowanie pochodzi z zakresu ultrafioletu.