Los físicos remontan el mecanismo de generación del láser a la hipótesis planteada por Einstein en 1917 cuando explicó la ley de la radiación del cuerpo negro, es decir, la absorción y emisión de luz puede pasar por tres procesos básicos: absorción estimulada, emisión estimulada y emisión espontánea. . Como todos sabemos, la luminiscencia de cualquier fuente de luz está relacionada con el estado de movimiento de las partículas de su material. Cuando las partículas (átomos, moléculas o iones) en un nivel de energía bajo absorben energía externa (luz) de frecuencia apropiada y se excitan para saltar al nivel de energía alto correspondiente (absorción estimulada), siempre intentan saltar a un nivel de energía más bajo. Al mismo tiempo, el exceso de energía se libera en forma de fotones. Si no hay acción de fotones externos, la luz se libera espontáneamente (radiación espontánea). La luz liberada en este momento es luz ordinaria (como luces eléctricas, luces de neón, etc.), que se caracteriza por una frecuencia, dirección y ritmo inconsistentes. de luz. Sin embargo, si un fotón externo salta directamente de un nivel de energía alto a un nivel de energía bajo, y el exceso de energía se libera en forma de fotones (radiación estimulada), entonces el fotón liberado será completamente consistente con la frecuencia del fotón incidente externo. , fase y dirección de propagación. Esto significa que la luz externa se intensifica, lo que se denomina amplificación de la luz. Obviamente, si a través de la absorción estimulada, el número de partículas de alto nivel de energía es mayor que el número de partículas de bajo nivel de energía (el número de partículas se invierte), este fenómeno de amplificación de la luz será más obvio, y entonces se puede utilizar un láser. formado.
No fue hasta 1958 que dos científicos estadounidenses en el campo de las microondas, C.H. Towns y A.I. Schawlaw, rompieron su silencio de 40 años y publicaron el famoso artículo "Infrared and Optical Lasers", señalando que la radiación estimulada. domina la luminiscencia. La posibilidad y condición necesaria es lograr la "inversión del número de partículas". Su artículo entusiasmó inmediatamente a los científicos que trabajan en el campo de la óptica y propuso varias soluciones experimentales para lograr la inversión del número de partículas, abriendo así un nuevo campo de investigación sobre láser. Ese mismo año, los científicos soviéticos Basov y Prokhorov publicaron un artículo "Propuestas para realizar la inversión del número de partículas de tres niveles y láseres semiconductores".
Ya en 1976, Kononov y otros habían descubierto que la inversión del número de partículas entre el nivel de energía alto y el nivel de energía bajo de los iones xi sólo existe en una región espacial a una cierta distancia de la superficie objetivo. En 1968, Baco Br et al. utilizaron el método de resolver simultáneamente la ecuación de relajación no lineal y la ecuación de flujo adiabático unidimensional para calcular la inversión del número de partículas en la boquilla de Laval. En 1992, un grupo de investigación observó por primera vez señales de amplificación de luz sin inversión del número de partículas en vapor de sodio, lo que dio otro paso importante hacia futuras investigaciones sobre la amplificación de la luz sin inversión del número de partículas.