Ένα λέιζερ γενικά εκπέμπει φως μέσω ενός τύπου ενίσχυσης. Τα ατομικά φωτόνια μπορούν να χειριστούν για να συγκεντρώσουν την ενέργεια του φωτός σε μια μικρή περιοχή ή να την κατευθύνουν σε μεγάλες αποστάσεις. Η μέθοδος με την οποία η ενέργεια κατευθύνεται στη δέσμη φωτός για να την ενισχύσει ονομάζεται άντληση και μια αντλία λέιζερ συνήθως διεγείρει τα σωματίδια σε μια υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση. Κάθε πολιτεία αναφέρεται συχνά ως επίπεδο. ένα λέιζερ τριών επιπέδων, για παράδειγμα, μπορεί να κατευθύνει το φως σε τρία διαφορετικά στάδια πριν εκπέμπεται. Μια τέτοια διαμόρφωση χρησιμοποιείται συχνά για να διασφαλιστεί ότι η δέσμη βρίσκεται στο επιθυμητό επίπεδο ισχύος.
Η ενέργεια που χρησιμοποιείται σε ένα λέιζερ συνήθως διεγείρει τα σωματίδια φωτονίων, αλλά μπορεί επίσης να έχει την αντίθετη αντίδραση. Σε ένα λέιζερ τριών επιπέδων, το φως μεταφέρεται από μια κατάσταση ηρεμίας σε ένα υψηλό επίπεδο ενέργειας. στο δεύτερο στάδιο αυτή η ενέργεια διασπάται, αλλά δεν εκπέμπονται σωματίδια ως ακτινοβολία. Γενικά, όχι περισσότερα από τα μισά σωματίδια έχουν αρκετή ενέργεια σε αυτή τη διαδικασία. Οι μηχανικοί έχουν σχεδιάσει συστήματα που μπορούν να τους κάνουν να είναι πιο ενεργητικοί από όσο χρειάζεται. Το τελικό στάδιο είναι η ενεργοποίηση της δέσμης λέιζερ και τυπικά συμβαίνει μια γρήγορη πτώση της ενέργειας των σωματιδίων καθώς τα σωματίδια εκπέμπονται.
Μετά την εκτόξευση της δέσμης, τότε το επίπεδο ενέργειας κανονικά μειώνεται στη χαμηλότερη κατάστασή του. Η βασική κατάσταση ενός λέιζερ τριών επιπέδων ονομάζεται επομένως κατώτερη στάθμη λέιζερ ή Ε1, η οποία είναι επίσης συνήθως η κατάσταση του συστήματος μετά την εμφάνιση της εκπομπής. Η ενέργεια συχνά κατευθύνεται στο επίπεδο E3 απευθείας από το E1, ενώ το ανώτερο επίπεδο λέιζερ, που ονομάζεται E2, εμφανίζεται συνήθως λίγο πριν την ενεργοποίηση της δέσμης.
Η χρήση μόνο των μισών ηλεκτρονίων γενικά απαιτεί να προστεθεί περισσότερη ισχύς στο λέιζερ τριών επιπέδων. Μεγάλο μέρος της ενέργειας μεταβαίνει σε μια χαμηλότερη κατάσταση χωρίς να εκπέμπει φως ή άλλη ακτινοβολία, η οποία γενικά επιτρέπεται από τη μεταφορά ενέργειας από σωματίδια που ονομάζονται φωτόνια πλέγματος. Αυτός ο τύπος λέιζερ, επομένως, συνήθως δεν είναι τόσο αποτελεσματικός όσο κάποιες άλλες ποικιλίες.
Οι ενεργειακές καταστάσεις σε κάθε επίπεδο διαρκούν για κλάσματα του δευτερολέπτου, παρά τα σημαντικά κέρδη και απώλειες που μπορεί να προκύψουν. Ένα άλλο φαινόμενο που εμφανίζεται συχνά σε ένα λέιζερ τριών επιπέδων είναι η αναστροφή πληθυσμού, κατά την οποία η ποσότητα των σωματιδίων σε υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση είναι μεγαλύτερη από εκείνη σε χαμηλότερες καταστάσεις. Η ενίσχυση του φωτός είναι συνήθως το αποτέλεσμα. Αυτές οι ενεργειακές καταστάσεις, ωστόσο, επιτυγχάνονται μόνο σε ένα μέρος των σωματιδίων αυτού του τύπου λέιζερ, επομένως μερικές φορές χρειάζεται να αντιμετωπιστεί η ενεργειακή απόδοση.