Światło w laserach emitowane jest, podobnie jak w zwykłych żarówkach, w wyniku przejść atomów pomiędzy stanami o wyższej a stanami o niżej energii. Podstawową różnicą pomiędzy działaniem lasera a żarówki jest fakt, że w laserze wszystkie atomy emitują światło w sposób skorelowany, natomiast w żarówce każdy atom emituje światło w sposób niezależny od innych atomów. Dzięki tej korelacji pomiędzy atomami światło laserowe ma wyjątkowe własności w porównaniu z tradycyjnymi źródłami światła:
- Światło lasera jest wysoce monochromatyczne. Oznacza to, że laser emituje światło w bardzo wąskim zakresie długości fal. Szerokość widma światła emitowanego przez laser może być nawet rzędu
średniej emitowanej długości fali. - Światło lasera jest bardzo spójne. Oznacza to, że pojedyncze ciągi falowe światła laserowego mogą mieć wiele kilometrów długości. Gdy rozdzielimy światło laserowe na dwie wiązki (na przykład na płytce światłodzielącej), które przebywać będą drogi o różnej długości, to po nałożeniu wiązek z powrotem na siebie będą one ,,pamiętać'' swój wspólny początek i na ekranie utworzą obraz interferencyjny. W przypadku światła laserowego ta różnica dróg może wynosić nawet kilkaset kilometrów i wciąż na ekranie zobaczymy obraz interferencyjny. Natomiast w przypadku żarówki, jeśli różnica dróg jest większa niż metr, żadnego obrazu interferencyjnego nie zaobserwujemy.
- Światło lasera jest dobrze ukierunkowane. Wiązka laserowa rozszerza się w bardzo małym stopniu. Na przykład impuls laserowy używany do pomiaru odległości Ziemia-Księżyc wytwarza na jego powierzchni plamkę o średnicy zaledwie kilku metrów. Rozbieżność światła z żarówki, nawet ukierunkowanego przy pomocy soczewek, byłaby znacznie większa.
- Światło lasera można dokładnie skupić. Za pomocą soczewek wiązkę lasera można skupić do niezwykle małej plamki. W związku z tym, w tak małej plamce można osiągnąć niezwykle wysokie natężenie światła.
Słowo laser jest skrótem od angielskiej nazwy Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (wzmocnienie światła przez wymuszoną emisję promieniowania). W atomach lasera zachodzą trzy podstawowe procesy:
