關于光與組成物質粒子之間的相互作用，目前已經發展出了四種理論模型介紹激光器不同層次的物理特性及物理規律，分別為經典理論、半經典理論、量子理論及速率方程理論。

1，經典理論是將電磁場用經典的電動力學描述，原子系統中運動的電子用經典力學的振子模型描述。該理論可以較好地定性解釋原子的自發輻射、譜線寬度、物質對光的吸收以及色散等現象。

2，半經典理論也稱激光器的蘭姆理論，是將原子的運動用量子力學的理論進行描述，而電磁場仍用經典的電動力學描述。相較于經典理論，半經典理論可以更好地解釋激光的大部分現象，例如激光的增益飽和效應、反轉粒子數燒孔效應和模式的相位鎖定效應等。

3，量子理論是將電磁場與原子當作統一的物理體系，并將電磁場與原子都做量子化處理。該過程可以很好地解釋激光振蕩過程中出現的線寬極限及量子起伏（噪聲和相干性）。值得一提的是雖然量子理論在原則上可以表述激光器的所有特征，但實際應用中沒有必要使用該理論解釋所有的激光特征。用簡化的理論解釋激光某些特性和規律的同時，還可以避免計算的復雜性，使結構更加的明了。

4，速率方程理論是從量子化的輻射場和原子相互作用的立場出發，可看作量子理論的簡化形式，相對全量子理論的理論推導，速率方程更加的簡潔明了，可以描述激光運轉中的大部分特征。

審核編輯：劉清