能产生激光的系统，我们称之为激光器。由于科学技术的发展，激光器的设计和制造也日趋完善，名目繁多的各种型号的激光器，像雨后春笋般地不断涌现。
坚固耐用的固体激光器
固体激光器的工作物质是在基质材料的晶体或玻璃中均匀地掺入少量的激活离子（指能级结构具备光放大条件的离子）。真正发光的是激活离子，如红宝石三能级系统中的铬离子、钕玻璃四能级系统中的钕离子等，因此，又称为固体离子激光器。激活离子按元素周期表中所分有三类：过渡性金属元素——铬、锰、钴、镍、钒等；大多数稀土元素——钕、镝、钬、镨等；个别放射性元素如铀等。每种激活离子都具有与之相适应的一种或几种基质材料。晶体已有上百种，玻璃几十种，但真正实用的基质材料不过是红宝石和钇铝石榴晶体以及硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、硼硅和氟化物玻璃等几种。
固体材料的活性离子密度介于气体和半导体之间。固体材料的亚稳态寿命比较长，自发辐射的光能损失小，贮能能力强，故适于采用所谓的调Q技术产生高功率脉冲激光。另外，固体材料的荧光线较宽，经“锁模”后可以获得超短脉冲的超强激光辐射。固体激光器中，红宝石是三能级系统，其余大都是四能级系统。
固体激光器通常用泵灯进行光激励，所以寿命和效率受到泵灯的限制。尽管如此，固体器件小而坚固，脉冲辐射功率很高，所以应用范围较广泛。
小巧玲珑的半导体激光器
固态物质中，允许大量电子自由自在地在它里面流动的叫导体；只允许极少数电子通过的叫绝缘体；导电性低于导体又高于绝缘体的叫半导体。激光工作物质采用半导体的激光器叫半导体激光器。尽管半导体本身也是一种固体，而且发光机理就本质上讲与固体激光器没有多大差别。但由于半导体物质结构不同，产生激光的受激辐射跃迁的高能级和低能级分别是“导带”和“价带”，辐射是电子与“空穴”复合的结果，具有其特殊性，所以没有将它列入固体激光器。
半导体激光工作物质有几十种，较为成熟的是砷化镓（GaAs）、掺铝砷化镓等。激励方式有光泵浦、电子轰击、电注入式等。
半导体激光器体积小、重量轻、寿命长、结构简单，因此，特别适于在飞机、军舰、车辆和宇宙飞船上使用。有些半导体激光器可以通过外加的电场、磁场、温度、压力等改变激光的波长，即所谓的调谐，可以很方便地对输出光束进行调制；半导体激光器的波长范围为032～34微米，较宽广。它能将电能直接转换为激光能，效率已达10％以上。所有这些都使它受到重视，所以发展迅速，目前已广泛应用于激光通信、测距、雷达、模拟、警戒、引燃引爆和自动控制等方面。
半导体激光器最大的缺点是：激光性能受温度影响大，比如砷化镓激光，当温度从绝对温度77°K变到室温时，激光波长从084变到091微米。另外，效率虽高，但因体积小，总功率并不高，室温下连续输出不过几十毫瓦，脉冲输出只有几瓦到几十瓦。光束的发散角，一般在几度到20度之间，所以在方向性、单色性和相干性等方面较差。
结构简单的气体激光器
以气体为工作物质的激光器称为气体激光器。它是目前品种最多、应用很广泛的一类激光器。单色性和相干性都比较好，能长时间较稳定地工作，大都能连续工作。激光波长已达数千种，广泛地分布在紫外到远红外波段范围内。一般说来，气体激光器结构简单、造价低廉、操作方便。由于上述优点，在民用和科学研究中，比如工农业、医学、精密测量、全息技术等方面应用很广。但多数工作气体的气压较低，单位体积中的粒子数大约只有固体中激活离子数的千分之几，所以瞬时功率不高。不过少数象二氧化碳（C02）气体激光器：不论脉冲辐射功率还是连续辐射功率都达到了相当高的水平。
气体激光工作物质有原子、离子和分子气体三大类。原子气体都是中性的，激活成分分惰性气体（氦、氖、氩、氪、氙）和金属蒸气（铯、铅、锌、锰、铜）等。惰性气体原子的激光波长大都分布在红外、远红外区，少数在可见光范围。氦氖气体是其典型代表。
原子丢掉最外层的电子后就成了离子，丢掉几个电子就叫几价离子。气态离子的激光工作物质大致也分两类：氩、氪、氙等惰性气体离子激光器；镉、硒、锌、铜等金属蒸气离子激光器。离子气体激光功率虽比原子气体高一些，但激光波长大多数在紫外和可见光部分，所以使用有一定的范围。
中性气体的激活成分有三类：一氧化碳、氮气、氢气、氧气等双原子分子；二氧化碳、氧化二氮、水蒸气等三原子分子以及少数多原子分子。分子气体激光器的特点是：波长范围最广，从紫外到远红外都有激光产生，输出功率大，转换效率高。其中二氧化碳（CO2）激光波长为106微米，正好落在大气窗口，能在大气中传得很远，又处于不可见的中红外区，功率大、效率高，所以，在军事上应用很广。
在气体激光介质中，除激活成分外，一般还掺入适量辅助气体，以提高激光输出功率，改善激光性能和延长激光器寿命等。
气体激光器有电能、热能、化学能、光能、核能等多种激励方式。电能激励中又有直流电、交流电、射频放电等方式之分。
功率巨大的化学激光器
通过化学反应实现粒子数反转的激光器叫化学激光器。尽管它的工作物质多用气体（也有用液体的），结构大多和气体激光器相似，但在化学反应的引发、粒子数反转过程等方面有其特殊性，尤其必须通过化学反应实现激光器的运转，所以，并不把它并入气体激光器而单独介绍。
化学物质本身蕴藏有巨大的化学能，比如每公斤氟、氢燃料反应生成氟化氢（HF）时，能放出约13×107焦耳的能量。由于它能在单位体积内集中有大量的能量，当化学能直接转换为受激辐射时，就可以获得高能激光。另外，它的装置体积不大，重量又轻，很受军方青睐。1978年美国海军的舰载激光武器打靶试验，就是采用40万瓦连续波氟化氘（DF）化学激光器。我国自行设计研制的1太瓦（等于1兆兆瓦）大型高功率激光器——神光装置也是一台化学激光器。美国曾研制过一种台式化学高功率激光系统，瞬间功率达10太瓦（等于10兆兆瓦），相当于美国全部发电站总输出功率的20倍！
由于化学激发能源来自化学反应，因而基本上无需外部提供能量，对外依赖性很小，这对野外和军事应用实在是求之不得的。前面所讨论过的激光器都必须外激发能源，尤其是电能，其电源往往就占去了激光器的绝大部分体积和重量。一台功率10万瓦的激光器，若总体效率为千分之一，就必须有一台10万千瓦以上的发电机专门为它供电。当然，化学激光器还多少用一点外能源引发化学反应，但需要量很小，比起其他激光器的激发能源来，简直是微不足道。
化学激光工作物质多数有毒，甚至玻璃一类的物质也容易被腐蚀。又由于在化学反应中，粒子数能级分布较分散，所以激光单色性较差。化学激光工作物质气压目前仍比较低，反应能的利用率还不太高，这些都有待于改进。
波长极短的准分子激光器
“准分子”不同于一般的稳定分子，它并不是真正的分子，在自然界的正常状态中也不存在。准分子是人工制造的一种仅能在激发态以分子形式存在（激发态寿命10-8秒），而在基态（基态寿命10－3秒）则离解成原子的不稳定复合物，也就是说，它在激发态复合成分子，在基态又离解为原子。如惰性气体原子，最外层轨道（壳层）被电子填满，因此它的原子价为零，一般不与任何原子结合成分子。但当它们一旦受到某种外界激励处于激发态时，就可以与其他原子结合成一个不稳定分子，习惯上称作“受激准分子”。当受激准分子从激发态受激跃迁回基态时（准分子离解为原来的原子状态），通过受激辐射和谐振放大作用就会有激光输出。这种激光器就叫做“准分子激光器”。
准分子激光器是70年代以来新崛起的一种高能脉冲器件，脉冲宽为微微秒（10-12）秒级，脉冲峰值功率超过千兆（109）瓦，脉冲能量大于100焦耳，脉冲重复频率每秒几百次，效率超过10％。虽然脉冲峰值功率比起化学脉冲激光器的1012瓦尚差三个数量级，但从发展来看前途很大。尤其是准分子激光器件的波长大多分布在紫外区，波长又可调，可望在受控核聚变、同位素分离、等离子体诊断、有机物的冷光滑机械加工、星际通信、光武器等方面一展身手。
与众不同的自由电子激光器
自由电子的受激辐射原理，虽然1951年曾有人提出，但直到1977年美国斯坦福大学用24千高斯的超导磁场、43兆电子伏特能量的电子束，才在波长34微米处，获得了036瓦的激光平均功率和7千瓦的峰值功率。所谓“自由电子激光器”，是指一种高功率连续可调谐的新颖激光器件，需要用加速器等复杂设备。这种激光器从理论到实验目前尚不成熟。
自由电子激光器的工作机制与众不同，它是从加速器中获得几千万电子伏特的高能调整电子束，这些调整电子经过周期性磁场，形成不同能态的能级，然后在它们之间实现粒子数反转并产生受激辐射。
自由电子不受原子核的束缚，这样，自由电子的运动就比较自由，它的能级结构与束缚电子的固定能级结构相比，自由而不受限制。因此，激光辐射波长或频率随电子能级的变化（主要由电子能量大小决定）就可以调谐。目前，调谐是通过改变电子束能量大小和磁场强弱的办法。调谐范围可以从微波到红外，甚至X射线波段。
正是由于自由电子不受原子核束缚和不受固定电子轨道的限制等，激光功率和效率可以不断提高，这种器件既能振荡又能放大，脉冲或连续运转均可。另外，自由电子的能量不易“衰老”，若采用储存环结构的加速器，电子束还可以重复使用，使效率进一步提高。
