«Сердцем» лазера является активный элемент – некоторая среда (твердая, жидкая или газообразная), содержащая специально подобранные атомы, ионы или молекулы, в результате высвечивания которых и возникает лазерное излучение. Эти атомы (ионы, молекулы) называют активными центрами. Они составляют относительно малую долю от всех атомов (молекул), образующих активную среду. Их количество в 1 см3 активной среды составляет примерно 1015 – 1017 в газообразных средах и 1019 – 1020 в твердых и жидких средах.
Будем рассматривать только те уровни энергии активного центра, которые важны для возникновения генерации в лазере. Прежде всего, выделим два уровня, на переходе между которыми рождается лазерное излучение. Этот переход называют рабочим переходом, а соответствующие этому переходу энергетические уровни – рабочими уровнями. Различают нижний и верхний рабочие уровня. Пусть – разность энергий рабочих уровней; есть частота рабочего перехода (частота излучения лазера). Обозначим через и число активных центров в единице объема активной среды, находящихся на нижнем и верхнем рабочих уровнях соответственно; эти величины называют заселенностями рабочих уровней.