肖洛和汤斯的论文1958年12月在《物理评论》上发表后，引起强烈反响。这是激光史上有重要意义的历史文献。汤斯因此于1964年获诺贝尔物理奖。
这篇论文的题目叫：《红外区和光学激射器》，主要是论证将微波激射技术扩展到红外区和可见光区的可能性。
他们建议：有选择地增大某些模的Q值，从而增强选择性。他们从理论上对振荡条件作了推导，并且举例说明产生振荡的可能性。
文中具体报导了肖洛以钾作的初步实验。他们提出还可以利用铯作工作介质，靠氦谱线进行激发。他们也考虑到了固体器件，然而并不十分乐观，因为固态谱线一般较宽，选模会更困难，而可利用的频率合适的抽运辐射又很有限。他们表示：“可能还有更美妙的解答。也许可以抽运到亚稳态以上的一个态，然后原子会降到亚稳态并且积累起来，直到足以产生激射作用。”
在肖洛和汤斯的理论指引下，许多实验室开始研究如何实现光学激射器，纷纷致力于寻找合适的材料和方法。
汤斯和他的小组也在用钾进行试验。他的小组成员里有一名高反膜专家，是英国人，叫海文思。汤斯深知腔镜是整个系统的关键问题，希望靠这位专家解决技术问题。然而实验仍然归于失败。看来，由于反射镜处于谐振腔内部，离子不断轰击造成膜层退化，即使反射镜的质量再高也无济于事。
在贝尔实验室，肖洛开始研究把红宝石当作工作介质的激光器。他对固体器件很有信心，认为：“在气体中所作到的任何事情，在固体中都能做得更好。”但是他在工作中犯了一个错误，误以为红宝石的R线不适于产生激光。他在1959年第一届国际量子电子学会议上报告说：“在绿色区有一条宽吸收带，在紫外区也有几条。当经这些吸收带激发时，晶体发射出几条深红色的窄带，两条最强的线相应于回到基态，所以低能态上原子总是较多，而并不适于激光行动。但最强的伴线……回到更低的能态，在液氦温度下一般是空的，也许有用……固体脉塞可以做得特别简单。基本上它就是一根棒，一端全反射，另一端也差不多是全反射。侧面保持光泽，以便接收抽运辐射。”
肖洛没有做成红宝石激光器，却启示梅曼做出了第一支激光器。
第一支激光器的诞生
梅曼是美国休斯研究实验室（在加州南部）量子电子部年轻的负责人。1960年，梅曼才33岁，他于1955年在斯坦福大学获博士学位，研究的正是微波波谱学。在休斯实验室梅曼做微波激射器的研究工作，并发展了红宝石微波激射器，不过需要液氮冷却，后来改用干冰冷却。梅曼能在红宝石激光器首先作出突破，并非偶然，因为他已有用红宝石进行微波激射器的经验多年，他预感到红宝石作为激光器的可能性，这种材料具有相当多的优点，例如能级结构比较简单，机械强度比较高，体积小巧，无需低温冷却等等。但是，当时他从文献上知道，红宝石的量子效率很低，例如：外德尔在1959年曾报导过，量子荧光效率也许仅为1％。如果真是这样，那就没有用场了。梅曼寻找其他材料，但都不理想，于是他想根据红宝石的特性，寻找类似的材料来代替它。为此他测量了红宝石的荧光效率，没有想到，荧光效率竟是75％，接近于1。梅曼喜出望外，决定用红宝石做激光元件。
通过计算，他认识到最重要的是要有高色温（大约5000K）的激励光源。起初他设想用水银灯把红宝石棒放在椭圆形柱体中，这样也许有可能起动。但再一想，觉得无需乎连续运行，脉冲即可，于是决定利用Xe灯。梅曼查商品目录，根据商品的技术指标选定通用电气公司出产的闪光灯，是用于航空摄影的，有足够的亮度。但这种灯具有螺旋状结构，不适于椭圆柱聚光腔。他又想了一个妙法，把红宝石棒插在螺旋灯管之中，红宝石棒直径大约为1厘米，长为2厘米，正好塞在灯管里。红宝石两端蒸镀银膜，银膜中部留一小孔，让光逸出，孔径的大小，通过实验决定。
就这样，梅曼经过9个月的奋斗，花了5万美元，做出了第一台激光器。可是当梅曼将论文投到《物理评论快报》时，竟遭拒绝。该刊主编误认为这仍是微波激射器，而微波激射器发展到了这样的地步，已没有什么必要用快报的形式发表了。梅曼只好在《纽约时报》上宣布这一消息，并寄到英国的《自然》杂志去发表。第二年，《物理评论》才发表他的详细论文。
氦氖激光器的诞生
氦氖激光器是这二三十年中广泛使用的一种类型。它是紧接着固体激光器出现的一种以气体为工作介质的激光器。它的诞生首先应归功于多年对气体能级进行测试分析的实验和理论工作者。到20世纪60年代，所有这些稀有气体都已经被光谱学家作了详细研究。
不过，要应用到激光领域，还需要这个领域的专家进行有目的的探索。
又是汤斯的学派开创了这一事业。他的另一名研究生，来自伊朗的贾万1954年以微波波谱学的研究获博士学位后，留在哥伦比亚大学任教。当贾万后来被问及为何涉足于激光时，他答道：“当我还是孩提时，血液中就有了科学。我迷恋于光和辐射过程，所以就从事物理学。我在哥伦比亚大学跟汤斯做微波波谱学的博士论文，虽然没有直接参加微波激射器的工作，但我亲眼看到整个领域的进展。那些岁月在哥伦比亚确实是激动人心的，查理（指汤斯）、拉比、兰姆发现了脉塞、电子反常g因子和兰姆位移。”
贾万接着说他后来也卷进到脉塞的研究中，甚至独立地想到了三能级系统的工作原理，不过由于别的原因直到1957年才发表。本来，汤斯要贾万研究亚毫米波，但贾万希望直接从事光波领域，他有把握在这个领域内获得增益。他并不知道汤斯正在跟肖洛合作研究光学激射器，更没有从汤斯那里得知他们的想法。甚至肖洛和汤斯合写的那篇著名论文他也没有读过。他走的是自己的路，按自己的想法进行计算，设计自己的抽运系统。关于这件事，贾万后来说：“我跟查理有亲密联系，但我确实非常感激他没有把自己关于激光器的想法告诉我，这样就不会扰乱我的思想，我就可以发展自己的想法。”贾万的基本思路就是利用气体放电来实现粒子数反转，他认为这要比光泵方法更有效，因为这是气体而不是固体。
利用气体放电来实现粒子数反转这一思想也不是贾万首先提出的。前面讲过，苏联的法布里坎特早在1940年就提过这类设想。
1950年兰姆明确提出，气体放电中的电子碰撞可以改变粒子的集居数。1959年，贝尔实验室的英国学者桑德尔斯也和贾万同时发表了用电子碰撞激发的理论。不过，贾万考虑得更深入更具体，他在分析了各种碰撞情况后，提出可以由两种原子的混合气体来实现粒子数反转，他写道：“考虑原子的一个长寿命的能态（如亚稳态），这一能态在一般的电子密度情况下有相当多的粒子。
“如果第二种原子的激发态正好与第一种原子的亚稳态在能量上非常接近，则可预期非弹性碰撞会有很大的截面，从而导致亚稳态向另一原子的激发态的激发转移，或作相反的转移。”
“由于碰撞过程的非浸渐性，显著偏离第一种原子亚稳态的第二种原子各能态，不会有明显的激发转移截面”。
就在这篇论文中，贾万提出了氪-汞和氦-氖两种方案。
关于贾万的创造活动，需要补充两点，说明他在独立思考的基础上，还是注意吸取他人经验的。一是他在论文中引述了拉登堡1933年的工作，可见他对过去的研究成果是熟悉的。第二点是他原来并没有想到可以利用法布里-珀罗反射镜片。只是有一天偶然和肖洛的谈话得知这个方法，很受启发，在这以后他才进行气体激光器的具体设计。贾万首选氦氖气体作为工作介质是一极为成功的选择。当人们问他在许多早期的激光器中，其中包括气体的和固体的，都已相继销声匿迹，而他选择的氦氖激光器却仍葆其青春，他为什么能够这么早就作出成功的选择时，他回答说：“这并非偶然……我作了仔细选择，……氦氖是我能找到的最清洁的系统之一。”
贾万初创时走过了一段艰辛的历程，当时他为了调整两块平面镜的取向，竟花费了差不多6—8个月的时间。
贾万和他的合作者在直径1.5厘米，长80厘米的石英管两端贴有蒸镀13层介质膜的镜片，放在放电管中，用射频振荡器进行激发。在1960年12月12日下午4点20分，终于获得了红外辐射。
1962年，贾万转到麻省理工学院任教。实验工作由他的同事怀特和里顿继续进行。他们获得了激光束。这时激光器的调整已积累了丰富经验。
氦氖激光器在两方面有里程碑意义。一方面它第一次实现了连续性。固体激光器都是脉冲型的，不适于一般使用。连续激光束有很多好处，为应用开辟了广阔的道路。另一方面证明了可以用放电方法产生激光，只要在两种不同的工作介质中选定适当的能级，就有可能实现光的放大，为激光器的发展展示了多种渠道的可能性。
在激光的发展史中有一个小插曲，是古尔德提出的发明权问题。当汤斯和肖洛在构思光学激光器之际，古尔德正在哥伦比亚大学当博士研究生，在库什教授手下做铊原子束共振实验。起初他用热学或放电方法激发铊原子，已经搞了三四年了，一直未见成效。这时，拉比教授从国外开会回来，带回了光泵（即光抽运）方法的新闻，建议古尔德试试。古尔德经过试验，果然灵验，有5％的原子进入亚稳态，这促使他对光泵方法发生了浓厚兴趣。
就在这时，古尔德产生了用光泵方法实现粒子数反转的想法，并且设计了用法布里-珀罗干涉仪镜片作成的谐振腔。他的想法和汤斯-肖洛可以说是异曲同工。他在笔记本上写下了自己的想法和计算，并为光学激射器起了一个名字叫LASER，取自英文“Light Amplificationby Stimulated Emissionof Radiation”（靠辐射受激发射的光放大）的头几个字母。1957年10月，他在家里接到汤斯的电话，询问有关铊灯的知识，从而得知汤斯正在进行类似的工作，预感到将会发生一场发明权之争。于是他连忙请一位公证人将自己的笔记签封，以备申辩。这个笔记本的前9页载有古尔德的初步设计和计算，还包括有LASER的定义。
然而，由于某些原因，古尔德没有及时申请专利，他的导师库什又不同意他以激光代替原来的题目：《原子束共振》。他愤而放弃博士学位，离开哥伦比亚，转入一家名叫TRG的公司任职。这家公司欣赏他的激光研究计划，以“激光用于雷达，测距和通讯系统”为题向美国国防部的高级研究规划局申请30万元经费，而这个局以为由此可能导致“死光”的实现，又加码到100万美元。这件事本来对激光技术会有促进作用，可是由于国防保密的人事审查，古尔德因其夫人有参加过马克思小组的嫌疑而被排除在项目之外，只当挂名的顾问。这家公司虽然在1961年做出了光泵铯激光器，但没有什么实用价值。
古尔德心中不平，多次向专利局申请专利，进行诉讼，一直被推迟判决。1977—1979年才取得两个具体项目的专利。古尔德坚持上诉，直到1987年11月4日才得到胜诉，但时光已经过去快三十年。在这中间汤斯和肖洛都因激光的研究先后获得了诺贝尔物理奖。
科技史上同时而又独立地作出发现或发明的事例不胜枚举，激光的发展史中也不乏其例。这些事例正说明了，激光的出现是科学技术发展的产物，是历史的必然。
激光稳频的实现
兰姆凹陷的发现和应用是科学与技术，理论与实践密切结合取得重要成果的又一个极好例证。
He-Ne激光器发明两年后，1962年，兰姆位移的发现者，诺贝尔物理奖得主小W.E.兰姆教授正在耶鲁大学对氦氖激光器作理论分析。他的目的是要根据原子在电磁场作用下振荡的经典模型，计算激光强度随空腔参数改变的关系。他原来预计，空腔原子有一定的自然跃迁频率，当空腔频率与原子跃迁频率一致时，会因为谐振而使激光强度达最高值。可是出乎他的意料，计算所得的曲线却在谐振处呈现极小值，形成一凹陷。他花了许多时间反复核算，没有找出错误，肯定计算是正确的。当时，兰姆并不知道这就是由于饱和和多普勒频宽引起烧孔效应的后果（不久就清楚了），但是他敏感地预见到，这一凹陷有助于频率的稳定，因为他在理论计算中参考了二十年代电子学家范德泡尔关于多频振荡器的理论，这一理论证明只要满足一定条件就可以出现频率锁定现象。
兰姆作出理论预测后，并没有马上发表，而是将手稿寄给激光器的另外两位先驱，贾万和本勒特，请他们发表意见。贾万回信说，他虽然没有观察到这个现象，但相信会有，因为他曾观察到与之有关的推频效应。本勒特则把自己的实验记录寄给兰姆，他在激光输出随调谐频率变化的曲线中没有找到凹陷信号，表示对此没有信心。他所在的贝尔实验室有一位同事叫R.A.麦克发伦，得知后对这个问题产生了兴趣，主动承担起实验研究的工作。他用磁致伸缩方法使氦氖激光器的光学腔改变长度，从而调整谐振频率，开始时，他的激光管中用的是自然丰度的气体（氖的成分为20Ne，90.92％；21Ne，0.26％；22Ne，8.82％），在谐振曲线上也没有观察到凹陷，但他注意到曲线有些不对称，似乎是两种频率叠加而成的。他意识到这可能是氖的同位素效应，于是在贾万的帮助下，做了22Ne（纯度达99.5％）的氦氖激光器，果然，在中心频率附近出现了微浅的凹陷信号。功率加大后，凹陷随之变深，形成明显的鸵峰曲线。于是，麦克发伦、本勒特和兰姆三人联名于1963年发表了实验结果，正式宣布兰姆凹陷的存在。与此同时，贾万也发表了类似报告。从此，单模稳频氦氖激光器登上了精密计量工作的舞台，在长度和频率的计量中发挥了重要作用，并且开辟了激光稳频的广阔领域。
激光技术的发展
以红宝石激光器为代表的固体激光器和以氦氖激光器为代表的气体激光器相继问世，引起了全世界科技界研究激光的热潮。人们认识到这是一块大有可为的新领域，在理论上和技术上又都已有相当充分的准备，于是就在20世纪六十年代初期展开了百花争艳的局面。
