能產生激光的系統，我們稱之為激光器。由於科學技術的發展，激光器的設計和制造也日趨完善，名目繁多的各種型號的激光器，像雨後春筍般地不斷湧現。
堅固耐用的固體激光器
固體激光器的工作物質是在基質材料的晶體或玻璃中均勻地摻入少量的激活離子（指能級結構具備光放大條件的離子）。真正發光的是激活離子，如紅寶石三能級系統中的鉻離子、釹玻璃四能級系統中的釹離子等，因此，又稱為固體離子激光器。激活離子按元素周期表中所分有三類：過渡性金屬元素——鉻、錳、鈷、鎳、釩等；大多數稀土元素——釹、鏑、鈥、鐠等；個別放射性元素如鈾等。每種激活離子都具有與之相適應的壹種或幾種基質材料。晶體已有上百種，玻璃幾十種，但真正實用的基質材料不過是紅寶石和釔鋁石榴晶體以及矽酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、硼矽和氟化物玻璃等幾種。
固體材料的活性離子密度介於氣體和半導體之間。固體材料的亞穩態壽命比較長，自發輻射的光能損失小，貯能能力強，故適於采用所謂的調Q技術產生高功率脈沖激光。另外，固體材料的熒光線較寬，經“鎖模”後可以獲得超短脈沖的超強激光輻射。固體激光器中，紅寶石是三能級系統，其余大都是四能級系統。
固體激光器通常用泵燈進行光激勵，所以壽命和效率受到泵燈的限制。盡管如此，固體器件小而堅固，脈沖輻射功率很高，所以應用範圍較廣泛。
小巧玲瓏的半導體激光器
固態物質中，允許大量電子自由自在地在它裏面流動的叫導體；只允許極少數電子通過的叫絕緣體；導電性低於導體又高於絕緣體的叫半導體。激光工作物質采用半導體的激光器叫半導體激光器。盡管半導體本身也是壹種固體，而且發光機理就本質上講與固體激光器沒有多大差別。但由於半導體物質結構不同，產生激光的受激輻射躍遷的高能級和低能級分別是“導帶”和“價帶”，輻射是電子與“空穴”復合的結果，具有其特殊性，所以沒有將它列入固體激光器。
半導體激光工作物質有幾十種，較為成熟的是砷化鎵（GaAs）、摻鋁砷化鎵等。激勵方式有光泵浦、電子轟擊、電註入式等。
半導體激光器體積小、重量輕、壽命長、結構簡單，因此，特別適於在飛機、軍艦、車輛和宇宙飛船上使用。有些半導體激光器可以通過外加的電場、磁場、溫度、壓力等改變激光的波長，即所謂的調諧，可以很方便地對輸出光束進行調制；半導體激光器的波長範圍為0.32～34微米，較寬廣。它能將電能直接轉換為激光能，效率已達10％以上。所有這些都使它受到重視，所以發展迅速，目前已廣泛應用於激光通信、測距、雷達、模擬、警戒、引燃引爆和自動控制等方面。
半導體激光器最大的缺點是：激光性能受溫度影響大，比如砷化鎵激光，當溫度從絕對溫度77°K變到室溫時，激光波長從0.84變到0.91微米。另外，效率雖高，但因體積小，總功率並不高，室溫下連續輸出不過幾十毫瓦，脈沖輸出只有幾瓦到幾十瓦。光束的發散角，壹般在幾度到20度之間，所以在方向性、單色性和相幹性等方面較差。
結構簡單的氣體激光器
以氣體為工作物質的激光器稱為氣體激光器。它是目前品種最多、應用很廣泛的壹類激光器。單色性和相幹性都比較好，能長時間較穩定地工作，大都能連續工作。激光波長已達數千種，廣泛地分布在紫外到遠紅外波段範圍內。壹般說來，氣體激光器結構簡單、造價低廉、操作方便。由於上述優點，在民用和科學研究中，比如工農業、醫學、精密測量、全息技術等方面應用很廣。但多數工作氣體的氣壓較低，單位體積中的粒子數大約只有固體中激活離子數的千分之幾，所以瞬時功率不高。不過少數象二氧化碳（C02）氣體激光器：不論脈沖輻射功率還是連續輻射功率都達到了相當高的水平。
氣體激光工作物質有原子、離子和分子氣體三大類。原子氣體都是中性的，激活成分分惰性氣體（氦、氖、氬、氪、氙）和金屬蒸氣（銫、鉛、鋅、錳、銅）等。惰性氣體原子的激光波長大都分布在紅外、遠紅外區，少數在可見光範圍。氦氖氣體是其典型代表。
原子丟掉最外層的電子後就成了離子，丟掉幾個電子就叫幾價離子。氣態離子的激光工作物質大致也分兩類：氬、氪、氙等惰性氣體離子激光器；鎘、硒、鋅、銅等金屬蒸氣離子激光器。離子氣體激光功率雖比原子氣體高壹些，但激光波長大多數在紫外和可見光部分，所以使用有壹定的範圍。
中性氣體的激活成分有三類：壹氧化碳、氮氣、氫氣、氧氣等雙原子分子；二氧化碳、氧化二氮、水蒸氣等三原子分子以及少數多原子分子。分子氣體激光器的特點是：波長範圍最廣，從紫外到遠紅外都有激光產生，輸出功率大，轉換效率高。其中二氧化碳（CO2）激光波長為10.6微米，正好落在大氣窗口，能在大氣中傳得很遠，又處於不可見的中紅外區，功率大、效率高，所以，在軍事上應用很廣。
在氣體激光介質中，除激活成分外，壹般還摻入適量輔助氣體，以提高激光輸出功率，改善激光性能和延長激光器壽命等。
氣體激光器有電能、熱能、化學能、光能、核能等多種激勵方式。電能激勵中又有直流電、交流電、射頻放電等方式之分。
功率巨大的化學激光器
通過化學反應實現粒子數反轉的激光器叫化學激光器。盡管它的工作物質多用氣體（也有用液體的），結構大多和氣體激光器相似，但在化學反應的引發、粒子數反轉過程等方面有其特殊性，尤其必須通過化學反應實現激光器的運轉，所以，並不把它並入氣體激光器而單獨介紹。
化學物質本身蘊藏有巨大的化學能，比如每公斤氟、氫燃料反應生成氟化氫（HF）時，能放出約1.3×107焦耳的能量。由於它能在單位體積內集中有大量的能量，當化學能直接轉換為受激輻射時，就可以獲得高能激光。另外，它的裝置體積不大，重量又輕，很受軍方青睞。1978年美國海軍的艦載激光武器打靶試驗，就是采用40萬瓦連續波氟化氘（DF）化學激光器。我國自行設計研制的1太瓦（等於1兆兆瓦）大型高功率激光器——神光裝置也是壹臺化學激光器。美國曾研制過壹種臺式化學高功率激光系統，瞬間功率達10太瓦（等於10兆兆瓦），相當於美國全部發電站總輸出功率的20倍！
由於化學激發能源來自化學反應，因而基本上無需外部提供能量，對外依賴性很小，這對野外和軍事應用實在是求之不得的。前面所討論過的激光器都必須外激發能源，尤其是電能，其電源往往就占去了激光器的絕大部分體積和重量。壹臺功率10萬瓦的激光器，若總體效率為千分之壹，就必須有壹臺10萬千瓦以上的發電機專門為它供電。當然，化學激光器還多少用壹點外能源引發化學反應，但需要量很小，比起其他激光器的激發能源來，簡直是微不足道。
化學激光工作物質多數有毒，甚至玻璃壹類的物質也容易被腐蝕。又由於在化學反應中，粒子數能級分布較分散，所以激光單色性較差。化學激光工作物質氣壓目前仍比較低，反應能的利用率還不太高，這些都有待於改進。
波長極短的準分子激光器
“準分子”不同於壹般的穩定分子，它並不是真正的分子，在自然界的正常狀態中也不存在。準分子是人工制造的壹種僅能在激發態以分子形式存在（激發態壽命10-8秒），而在基態（基態壽命10－3秒）則離解成原子的不穩定復合物，也就是說，它在激發態復合成分子，在基態又離解為原子。如惰性氣體原子，最外層軌道（殼層）被電子填滿，因此它的原子價為零，壹般不與任何原子結合成分子。但當它們壹旦受到某種外界激勵處於激發態時，就可以與其他原子結合成壹個不穩定分子，習慣上稱作“受激準分子”。當受激準分子從激發態受激躍遷回基態時（準分子離解為原來的原子狀態），通過受激輻射和諧振放大作用就會有激光輸出。這種激光器就叫做“準分子激光器”。
準分子激光器是70年代以來新崛起的壹種高能脈沖器件，脈沖寬為微微秒（10-12）秒級，脈沖峰值功率超過千兆（109）瓦，脈沖能量大於100焦耳，脈沖重復頻率每秒幾百次，效率超過10％。雖然脈沖峰值功率比起化學脈沖激光器的1012瓦尚差三個數量級，但從發展來看前途很大。尤其是準分子激光器件的波長大多分布在紫外區，波長又可調，可望在受控核聚變、同位素分離、等離子體診斷、有機物的冷光滑機械加工、星際通信、光武器等方面壹展身手。
與眾不同的自由電子激光器
自由電子的受激輻射原理，雖然1951年曾有人提出，但直到1977年美國斯坦福大學用2.4千高斯的超導磁場、43兆電子伏特能量的電子束，才在波長3.4微米處，獲得了0.36瓦的激光平均功率和7千瓦的峰值功率。所謂“自由電子激光器”，是指壹種高功率連續可調諧的新穎激光器件，需要用加速器等復雜設備。這種激光器從理論到實驗目前尚不成熟。
自由電子激光器的工作機制與眾不同，它是從加速器中獲得幾千萬電子伏特的高能調整電子束，這些調整電子經過周期性磁場，形成不同能態的能級，然後在它們之間實現粒子數反轉並產生受激輻射。
自由電子不受原子核的束縛，這樣，自由電子的運動就比較自由，它的能級結構與束縛電子的固定能級結構相比，自由而不受限制。因此，激光輻射波長或頻率隨電子能級的變化（主要由電子能量大小決定）就可以調諧。目前，調諧是通過改變電子束能量大小和磁場強弱的辦法。調諧範圍可以從微波到紅外，甚至X射線波段。
正是由於自由電子不受原子核束縛和不受固定電子軌道的限制等，激光功率和效率可以不斷提高，這種器件既能振蕩又能放大，脈沖或連續運轉均可。另外，自由電子的能量不易“衰老”，若采用儲存環結構的加速器，電子束還可以重復使用，使效率進壹步提高。