نمودار انرژی لیزری سه سطح

ایجاد یک وارونگی جمعیت :

همانطور که در بالا توضیح داده شد ، وارونگی جمعیت برای عمل لیزر مورد نیاز است ، اما در گروه نظری اتمها با دو سطح انرژی وقتی در تعادل حرارتی قرار دارند ، نمی توان نتیجه گرفت. در حقیقت ، هر روشی که اتمها بطور مستقیم و مداوم از حالت زمین به حالت برانگیخته (مانند جذب نوری) برانگیخته می شوند ، درنهایت با فرآیندهای غیر هیجان انگیز انتشار خود به خود و تحریک به تعادل می رسند. در بهترین حالت ، می توان جمعیت مساوی از دو جهت  ، N1 = N2 = N / 2 بدست آورد ، که منجر به شفافیت نوری اما بدون افزایش نوری خالص می شود.