所有物質(zhì)，無論是固體液體還是氣體，都是由原子組成的。原子由原子核組成，原子核由質(zhì)子、中子和電子云組成，電子云在由不同能級定義的軌道上環(huán)繞原子核。一束能量，通常是由許多不同波長組成的光，就像手電筒的光束只是更緊密地聚焦，用于激發(fā)電子“跳躍”到更高的能級。

　　如果有足夠多的電子被激發(fā)，材料可以達到一種稱為“反轉(zhuǎn)”的狀態(tài)。然后可以通過“發(fā)射”光子來“刺激”激發(fā)的電子回到它們的原始狀態(tài)。該光子將在波長和相位上與激發(fā)它的光子完全匹配 。這些光子然后可以激發(fā)更多的光子被發(fā)射。這個重復(fù)的過程會導(dǎo)致光輸出增加，這就是“激光”這個名稱的由來——通過受激輻射進行光放大。激光束的功率取決于用于產(chǎn)生它的材料原子中電子的能級。

　　激光材料產(chǎn)生的光子的能級與激光材料 產(chǎn)生的光的波長成反比 。換句話說， 光的波長越短，光子的能量就越高。盡管產(chǎn)生激光的電源以及激光束是恒定的還是脈沖的等其他因素也會對其產(chǎn)生影響，但通常是光的波長決定了激光束的功率。由于不同的激光材料產(chǎn)生不同波長的光，它們也會產(chǎn)生不同功率水平的激光束。

　　最短的波長，從 10 到 400 納米 (nm)，產(chǎn)生紫外 (UV) 光。從 380 到 740 nm 的中間波長產(chǎn)生從紫色到紅色的可見光 (VIS)。最長的波長，從 700 納米到 1 毫米，產(chǎn)生紅外 (IR) 光，與紫外線一樣，人眼不可見。