主要原因是普通光源中粒子產生受激輻射的機率極小。當頻率一定的光射入工作物質時，受激輻射和受激吸收兩過程同時存在，受激輻射使光子數增加，受激吸收卻使光子數減小。物質處於熱平衡態時，粒子在各能級上的分佈，遵循平衡態下粒子的統計分佈律。按統計分佈規律，處在較低能級E1的粒子數必大於處在較高能級E2的粒子數。這樣光穿過工作物質時，光的能量只會減弱不會加強。要想使受激輻射佔優勢，必須使處在高能級E2的粒子數大於處在低能級E1的粒子數。這種分佈正好與平衡態時的粒子分佈相反，稱為粒子數反轉分佈，簡稱粒子數反轉。如何從技術上實現粒子數反轉是產生鐳射的必要條件。擴充套件資料：鐳射的發展前景：鐳射的空間控制性和時間控制性很好，對加工物件的材質、形狀、尺寸和加工環境的自由度都很大，特別適用於自動化加工，鐳射加工系統與計算機數控技術相結合可構成高效自動化加工裝置，已成為企業實行適時生產的關鍵技術，為優質、高效和低成本的加工生產開闢了廣闊的前景。在受控制的模式下，利用一道鐳射束來讓單個分子進入量子態(controlled fashion)，研究人員如此能明顯的縮減或是放大第二道鐳射束。這種運作模式與傳統的電晶體如出一轍；電晶體內的電位(electrical potential)能用來調變第二個訊號。

20世紀初，愛因斯坦提出了受激輻射的理論，即處於高能態的物質粒子受到一個能量等於兩個能級之間能量差的光子的作用，將轉變到低能態併產生第二個光子，與第一個光子同時發射出來。這種輻射輸出的光獲得了放大，而且是相干光，即多個光子的發射方向、頻率、位相、偏振完全相同。