Lasers de travail réelles sont généralement beaucoup plus complexe que les modèles décrits ci-dessus. Le niveau pointeur laser 200mw supérieur est souvent un seul niveau, mais un groupe de niveaux d'énergie qui permet à l'énergie d'excitation requis pour faire varier dans un large intervalle pendant le fonctionnement. Le niveau inférieur peut également être constitué de plusieurs niveaux, et si rapprochées des niveaux supérieurs chaque désintégration à un niveau inférieur différent, un seul laser peut être exploité sur plusieurs transitions, produisant plus d'une longueur d'onde. Le laser hélium-néon, par exemple, est le plus couramment utilisé pour émettre une seule longueur d'onde rouge, mais il peut aussi être utilisé à d'autres transitions pour produire un rayonnement orange, jaune, vert et infrarouge. De nombreux autres facteurs existent dans la conception de lasers pratiques, y compris la nature des médias active. gaz multiples ou d'autres combinaisons d'espèces moléculaires sont souvent employés pour améliorer l'efficacité de la capture et le transfert de l'énergie, ou pour aider à dépeupler le niveau laser inférieur.

Avant la manifestation historique qui masers et pointeur laser vert pourraient effectivement être produits, les scientifiques avaient négligé le fait que les masers naturels existent dans l' espace. Même après la prédiction d'Einstein de l' émission stimulée, la majorité des physiciens croyait que la production d' une inversion de population était si difficile qu'il était peu probable de se produire dans la nature. En effet, les scientifiques ont apparemment pas envisager sérieusement cette question pourrait exister naturellement dans un état autre que l' équilibre thermodynamique. Les soi-disant masers cosmiques comprennent des sources telles que des enveloppes autour d' étoiles rouges géantes, les comètes, les restes de supernova, et d' autres nuages moléculaires formation stellaire. Dans le nuage de gaz entourant une étoile chaude, le rayonnement émis par l'étoile peut exciter les molécules de gaz à des niveaux d'énergie plus élevés, qui ont ensuite se désintègrent à un état métastable. Tant que le niveau de laser inférieur convenable existe, une inversion de population peut se produire qui se traduira par une action laser. Bien que le processus est identique à masers ou lasers artificiels, et de grandes quantités d'énergie peut être rayonnée, l' émission de laser stellaire ou de l' énergie de maser ne se limite pas à une poutre. Le rayonnement émis par un maser cosmique se déplace vers l' extérieur dans toutes les directions, comme l'énergie de tout autre nuage de gaz interstellaire chaud.

En plus de la création d'une inversion de population, plusieurs facteurs sont nécessaires pour amplifier et concentrer la lumière en un faisceau pointeur laser 2000mw. La lumière provenant de l' émission stimulée produite dans un milieu à effet laser a généralement une longueur d' onde unique, mais il doit être extrait de manière efficace à partir du support par un mécanisme qui comprend l' amplification. Cette tâche est accomplie dans une cavité résonnante , qui reflète une partie de l'émission de retour dans le milieu de laser et, à travers de multiples interactions, construit ou amplifie l'intensité lumineuse. Par exemple, après l'émission stimulée initiale, deux photons de même énergie et de phase sont chacun susceptibles de rencontrer des atomes excités, qui seront par la suite émettre encore plus de photons ayant la même énergie et en phase. Le nombre de photons produits par une émission stimulée se développe rapidement et cette augmentation est directement proportionnelle à la distance la lumière se propage dans le milieu laser.

Présenté sur la illustration du gain ou de l'amplification, qui se produit à une augmentation de la longueur du trajet dans la cavité de résonance due à des miroirs à chaque extrémité. La représente le début de l'émission stimulée, ce qui est amplifié sur la tant que la lumière est réfléchie par les miroirs placés aux extrémités de la cavité. Une partie de la lumière passe à travers le miroir semi-réfléchissant sur le côté droit de la cavité au cours de chaque passe. Enfin, à l'état d'équilibre, la cavité est saturé d'émission stimulée.

Le degré d'amplification réalisé dans un pointeur laser 300mw, exprimé par le terme de gain , se réfère à la quantité d'émission stimulée de photons peut produire un tel qu'il se déplace sur une distance donnée. Par exemple, un gain de 1,5 par centimètre signifie qu'un photon génère 1,5 photons supplémentaires pour chaque centimètre il se déplace. Cela se traduit par un facteur d'amplification qui augmente avec la longueur du trajet de la cavité laser. Le gain réel est beaucoup plus complexe et dépend des fluctuations dans la répartition de la population entre les niveaux d'énergie laser supérieure et inférieure, parmi d' autres facteurs. Le point important est que la quantité d'amplification augmente fortement avec la distance parcourue par le milieu laser.