1954/55 gelang es J.P.Gordon, H.J.Zeiger und C.H.Townes nach vorangehenden theoretischen Arbeiten von J.Weber, einen Generator zur Mikrowellenverstärkung zu entwickeln, der Maser genannt wurde. In einer theoretischen Arbeit (1958) untersuchten A.L. Schawlow und C.H. Townes die Möglichkeit, das Maserprinzip auf den optischen Bereich zu übertragen, und 1960 gelang es T.H. Maiman, den ersten selbsterregten Generator im sichtbaren Spektralbereich zu realisieren, den Rubinlaser. Dieser Laser bestand, wie auch heute noch, aus einem Rubin als aktives Medium, zwei Spiegeln als Resonator und einer Blitzlampe als Energiequelle (s. Abb. 29):

Ein Rubinkristall besteht aus Aluminiumoxid, wobei Chromatome teilweise die Aluminiumatome ersetzen. Bei der Bestrahlung durch blaues oder grünes Licht absorbieren die Chromionen dieses Pumplicht und werden dabei vom Grundzustand in den Zustand gehoben. Ein Teil der Chromionen kehrt durch spontane Emission direkt in den Grundzustand zurück, der Rest geht erst in den angeregten Zustand und von dort in den Grundzustand über.
Ist das Pumplicht intensiv genug, werden die Chromionen schneller in den Zustand befördert, als sie in den Grundzustand gelangen können. Die Besetzungsdichte im angeregten Zustand ist also größer als im Grundzustand. Damit liegt ein Inversionszustand vor, d.h. der Rubinkristall ist in der Lage, Licht durch induzierte Emission zu verstärken. Der Verstärkungsfaktor nimmt einen Maximalwert an, wenn alle Chromionen sich im angeregten Zustand befinden.
Wird nur schwaches oder gar kein Pumplicht eingestrahlt, befinden sich mehr Chromionen im Grundzustand. In diesem Fall liegt ein thermischer Zustand vor, und anstatt es zu verstärken, absorbiert der Rubinkristall das rote Licht und schwächt damit die Lichtquelle.
Bei einer gewissen Pumplichtintensität befinden sich gleichviele Chromionen in beiden Energieniveaus. Unter diesen Umständen ist der Kristall für rotes Licht transparent.
Das Prinzip des Drei-Niveau-Systems beschreibt Abb. 30:

Heutzutage existieren mehrere Gruppen von Lasern mit verschiedenen Eigenschaften. Je nach Lasermedium unterscheidet man zwischen Gas-, Festkörper-, Farbstoff- und Halbleiterlasern.
Gaslaser nutzen die elektrische Entladung von atomaren oder molekularen Gasen zur Emission von Licht, bei Festkörperlasern handelt es sich beim aktiven Medium um Kristall- oder Glasstäbe, die durch Blitz- oder kontinuierliche Bogenlampen angeregt werden. Farbstofflaser gebrauchen Farbstofflösungen, die mit einer Entladungslampe oder sogenannten Pumplampen bestrahlt werden.
Anwendung finden Laser inzwischen in zahlreichen Gebieten wie der Meßtechnik und der Materialbearbeitung, der Holographie unter Ausnutzung der Interferenz und der Kurzzeitphoto-graphie. Man nutzt sie in der Spektroskopie zur chemischen Analytik, in der Informationstechnik und zur Nachrichtenübertragung. Ein wichtiges Anwendungsgebiet ist auch die Medizin: Gerade in der Augenheilkunde wurden mit der Entwicklung der Lasertechnik Fortschritte gemacht, die die konventionellen Methoden teilweise schon in den Hintergrund drängen. Laser-Scanning verhilft zum frühzeitigen Erkennen von Veränderungen an Netzhaut, Linse oder Hornhaut und die An-wendung in der Therapie zur schnelleren und gezielteren Durchführung der Operationen.
Obwohl der Forschungsbedarf noch sehr hoch ist, hat sich der Laser in Technik und Wissenschaft bereits einen festen Platz geschafft, und es ist zu erwarten, daß sich durch Optimierung der bekannten und Erforschung neuer Systeme noch viele neue Türen öffnen werden.