雷射（laser）
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雷射把雜亂的泵浦能量化為一束光，其相干、單色、指向性之高，足以橫越大洋傳輸資料、切割鋼材，或以毫米精度量測到月球的距離。燈泡向四面八方輻射一團各自獨立的波，雷射卻輻射出一道巨大的同步波。訣竅在於讓激發原子步調一致地放射，而非各行其是。
這名字是縮寫：Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（受激放射之光放大）。三項要素不可或缺。第一，增益介質——一群原子、分子或半導體——被泵浦驅動進入族群反轉，使受激放射對經過的波是放大而非吸收。第二，光學共振腔，通常是兩面相對的鏡子，讓光在增益介質中來回多次，並選出一組狹窄的駐波模。第三，臨界值：唯有當來回一趟的增益超過來回一趟的損耗（吸收、鏡面不完美、輸出耦合）時雷射才振盪。由於每個受激光子都是既有場的複製品，累積起來的光束便相干、單色且高度準直。
雷射支撐著光纖通訊、條碼掃描、外科手術、雷射冷卻、重力波偵測與精密時鐘。一個誠實的結構性重點：單純的二能階系統永遠無法維持反轉，因為在同兩個能階間的光學泵浦會在 N_2 = N_1 處飽和，受激放射屆時抵消吸收。真實雷射採用三能階或（更佳的）四能階方案：原子被泵浦到高態，快速鬆弛到一個介穩的上雷射能階，而下雷射能階迅速清空——這種佈局讓族群得以保持反轉。「相干」與「單色」同樣是極限而非絕對：真實光束有有限的線寬與發散角。
氦氖雷射以放電泵浦 He-Ne 氣體混合物；氖原子累積於一個介穩的上能階，並在兩面鏡子之間以紅色 632.8 nm 譜線出光，一面全反射、另一面約 99% 反射以讓光束射出。結果是一道每公尺發散不到一毫米的光束。
增益介質、反轉、共振腔、輸出耦合鏡——每一台雷射的四個要件。
沒有雷射靠真正的二能階方案運作；二能階系統在自身躍遷上被泵浦時會在 N_2 = N_1 處飽和、無法反轉，這正是實用雷射需要三或四能階的原因。