レーザーを発振させるためには、レーザー媒質の電子が、反転分布と呼ばれるエネルギー分布になっている必要がある。反転分布の状態になるためには、レーザー媒質が外部からエネルギーの供給()を受ける必要がある。ポンピングには、電流(例:半導体レーザーや、気体レーザーにおける高圧放電)や光(放電灯や別のレーザー光源(半導体レーザー)によるもの)を用いる。よりなじみのないものとしては、高エネルギー電子線(自由電子レーザー)などもポンピングに用いられる。例.レーザー媒質の例としては次のようなものが挙げられる。レーザー媒質のモデルの例.レーザー媒質が性能を発揮するためには、準位群間の隔たりが動作温度よりも大きく、ポンプ周波数では吸収が支配的でなくてはならない。光信号の増幅が起こる場合には、レーザー周波数が「信号周波数」と呼ばれる。しかし、同じ用語がレーザー発振器について、増幅された光が情報ではなくエネルギーを輸送するような場合でも用いられる。下に記述するモデルはほとんどの光ポンピング固体レーザーについてあてはまる。断面積.単純な媒質は、周波数における吸光と周波数における発光の実効断面積によって特徴づけられる。また、相対的濃度を次のように定義する。活性中心の基底状態から励起状態への遷移速度は次のように書ける。また、基底状態にもどる遷移速度は次のように書ける。ここで、およびはそれぞれ信号光とポンプ光の周波数における、実効、およびは、誘導放射の実効断面積、は高エネルギー準位の自発放射速度である。すると、相対濃度の速度論方程式は次のように書ける。動的飽和強度は次のように定義する。強い信号におけるの吸光は次のようになる。強い信号における利得は次のようになる。ポンプ光と信号光の強度をとすると、利得と吸光は次のように書ける。ここで、,,とする。恒等式.次の恒等式が成りたつ。レーザー媒質の状態は、高エネルギー準位の割合、利得、吸光のどれか一つのパラメータで特徴づけることができる。レーザー媒質の効率.レーザー媒質の効率は次のように定義できる。このモデルの中では、効率は次のように書くこともできる。効率的な運用のためには、ポンプ光と信号光が飽和強度を超える必要がある。