Sono stati studiati vari modi per popolare selettivamente uno stato "eccitato" di un mezzo attivo.
Il problema è infatti quello di contrastare il continuo bilanciamento tra assorbimento della radiazione di pompaggio ed emissione stimolata.Non si può quindi agire direttamente sul livello E1 ma sono necessari livelli intermedi.Questi livelli (METASTABILI) sono caratterizzati da un tempo di "permanenza" relativamente lungo.
Inizialmente gli atomi allo stato E1 vengono pompati al livello E3.Il decadimento al livello E2 è immediato e su questo livello metastabile si ha un accumulo senza irraggiamento.Quì entra in azione la stimolazione con onda E.M. e nella transizione forzata da E2 a E1 si ha emissione di luce laser.In sostanza si crea una dissimmetria temporale tra la fase di pompaggio e quella di emissione.
Questo principio è anche alla base del funzionamento del laser a quattro livelli.