当激光活性原子或离子处于激发态时（量子力学能级），随后在一段时间内可能会自发的衰变到一个低能级，以光子的形式释放出能量，并且辐射的方向是随机的。这一过程被称为自发辐射。然而，光子辐射也可以受入射光子的激发，如果入射光子的能量合适（或者光频率），这被称为受激辐射。在这种情况下，辐射的光子与入射光子模式相同。于是入射光子的功率被放大。这是激光放大器和激光振荡可以放大光的物理基础。 

图1：受激辐射示意图。一个入射光子激发原子或者离子使其从激发态跃迁到基态。 

当介质中太多激光活性原子处于激光跃迁中的低能级时，受激辐射的放大效应会被降低甚至完全被抑制，因为这些原子吸收光子因此使光强变小。在一个简单的二能级系统，激光放大过程需要粒子数反转。 

激发态原子受激辐射过程速率等于辐射截面和光通量的乘积（单位面积单位时间的光子数）。 

在阈值以上工作的激光器中，受激辐射占主导地位比自发辐射强，因此泵浦效率很高。如果满足这种条件，入射光强需要比饱和强度要大。