1960年5月16日美國加州休斯實驗室宣布首次製造雷射成功，這項發明由麥曼(Maiman)利用紅寶石晶體，產生了受激輻射(Stimulated emission)，可以說是人類第一次試驗光學雷射，但非為肉眼可見的雷射光。雷射和一般光線不同，它是一種受激輻射。受激輻射的觀念是愛因斯坦於1916年所提出的。一般原子有能階，且通常都處於能量最低的基態。一但原子得到能量後，便有機會躍遷至激發態。經過很短的時間，處於激態的原子會以輻射的方式放出光子釋放能量再返回基態；原子也可能以其他的方式釋放能量，例如：經由碰撞將能量施予其他原子。要將原子激發的方式有很多種，例如：吸收光子、靜電放電或化學反應等。處於激發態的原子數目視外加能量的強度而定。然而，激發態的原子可以自動地返回基態，也可以被外界的光誘導而返回。以上第一種過程稱為自發輻射(Spontaneous emission)，第二種過程即為愛因斯坦於1916年所提出的受激輻射(stimulated emission)。原子經由輻射激發可產生與誘導光子同波長且同相位的光子。如此透過連鎖的反應，一個光子變兩個，兩個變四個，如此重複後，最後形成一光學放大的行為，此即為雷射放光的基礎原理。

 

 

要達到受激輻射的光放大，先決條件為激發態的原子數目要比基態多，使其產生居量反轉(population inversion)。在一般狀況下，永遠都是基態的原子占多數，所以要產生居量反轉並不容易。例如：紅寶石雷射所激發的是鉻原子離子Cr³⁺，波長為694.3奈米(nm)，代表激發態與基態的能量差為1.78 eV。根據波茲曼分布(Boltzmann distribution)，需要達到20,000度以上的高溫 (室溫的能量約0.04 eV)原子才具有此能量。而麥曼等人則是利用放電的閃光燈管來激發紅寶石中的原子以達到此能量。

 

 紅寶石雷射的激發過程是一種所謂三能態雷射系統，受激發後躍遷到一個亞穩態(metastable state)，然後發出紅光。

 紅寶石晶體裝在閃光燈中，晶體棒兩端都鍍膜達到高反射，但一端的反射率稍低，使雷射能射出，其餘大部分光在晶體中來回震盪，不斷地被放大。

 

雷射光的優點為高準直性、光束發散角小、高同調性及單色性等。前兩項屬雷射光束的特性，後兩項屬光波的特性。發散角小的光束，能使雷射光傳播至很遠的距離，例如雷射光發射到達月球時，光束只有幾公里寬，能量相當集中。同調性(coherent)為每束光波之間保有相同相位的程度，好比行軍時軍人們齊步而行而沒有亂了步伐。單色性的意思就指是波長的純度。例如紅寶石雷射的波長為694.3 nm (其實也有一些偏差，但比任何其他光源如汞燈精準許多)。

 

麥曼在1960年的發現首先投稿至《物理評論快報》 (Physical Review Letters)，但是被拒，於是轉投《自然期刊》 (Nature)，他的一篇兩頁簡短的報告被接受了。根據諾貝爾獎得主湯恩斯(Charles Townes)回憶，當麥曼宣布發明紅寶石雷射時，並沒有紅光出現。此事他與休斯實驗室許多人詢問過後得知，是根據裝置的輻射光譜來判斷激發輻射，而真正紅寶石的紅光則在一兩個月後才製造出來，後來將1960年5月16日作為雷射的發明日。

愛因斯坦的受激輻射理論提出後將近50年才有雷射的發明，這中間有一段曲折的發展過程。二戰期間有許多重要的電子科技發展如雷達的發明，而促成此項研究，但是在光學的範圍難度還是很高。首先光波波長很短(次微米級)，與我們日常光學器件的尺度(公尺)相比，小了足足有一百萬倍。因此，若要精準地控制光有著先天上的困難。