레이저의 기본 이론을 처음으로 생각해 낸 사람은 미국의 물리학자인 찰스 타운스(1915-)다. 그는 1951년 컬럼비아대학 교수로 있던 시절 파장이 1백만 분의 1m 이하인 고주파를 발생시키는 방법을 찾으려고 했다. 그러던 중에 진공관으로 얻을 수 있는 파장보다 더 짧은 파장의 전파를 얻기 위해서는 이미 만들어진 공명장치인 원자와 분자를 이용해야 한다는 것을 깨달았다. 사실 이것은 1917년 아인슈타인이 제기했던 ``‘전자파의 유도방사’가 실마리가 됐다. 초기 상황이 주어진 상태에서 원자들이 모여있는 곳에 마이크로파 같은 전자기파를 통과시키면 원자들이 자극받아 에너지를 방출한다. 그런데 이때 발생하는 에너지는 똑같은 위상과 파장을 갖는 유도된 빔의 형태라는 것이다. 타운스는 이때 발생하는 에너지는 계속 강화돼 일정한 빔의 형태로 집중될 수 있다고 생각했다.
또 타운스는 암모니아 분자가 높은 에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로 내려올 때 1.25cm의 마이크로파를 내놓는다는 점에 주목했다. 만약 암모니아가 이 마이크로파를 흡수하면 다시 높은 에너지 준위로 올라갔다가 내려오면서 처음보다 강화된 마이크로파를 방출시킬 것이라고 생각했다. 이렇게 1954년 탄생한 것이 레이저의 전신인 메이저(마이크로파를 가지고 유도방출시키는 장치)다. 같은 시기에 러시아의 물리학자 니콜라이 바소프(1922-)와 알렉산드로 프로호로프(1916-)도 암모니아 메이저를 개발하는데 성공했다. 그 공로로 타운스와 바소프, 그리고 프로호로프는 공동으로 1964년 노벨물리학상을 수상했다. 그 후 1960년 휴즈항공사의 마인만(1927-)이 최초의 레이저 발진장치를 만들어냈다. 이것이 바로 최초의 루비레이저다.
초기의 레이저는 양끝을 거울처럼 매끈하게 만든 루비막대에 소용돌이 모양의 플래시튜브를 감은 간단한 형태였다.루비막대에 광선을 쏘여 파동을 일으키면 광선은 루비막대 안의 원자들을 들뜨게 하고 들뜬 원자들은 자기 나름대로 빛을 방출한다.이 광선의 일부는 막대와 평행한 방향으로 나가면서 주위에 있는 원자를 들뜨게 한다.이때 들뜬 원자들은 또 빛을 방출하고 막대 끝까지 옮겨가 거울 같은 면에 닿는다.이 면에서 반사된 광선은 루비원자가 모여있는 막대 속을 다시 이동한다.반대 방향으로 다른 원자들을 자극해 빛을 방출하고 이로 인해 에너지는 더욱 강해진다.왕복하던 빛에 의해 많은 원자가 들떴다가 가라앉는 것에 동참하면 광선은 거울을 뜷고 나올만큼 강해진다.레이저 광선이 나오는 것이다.안타깝게도 초기의 루비레이저에서는 한번씩 짧은 펄스만을 방출했다.그래서 곧 연속적인 광선을 무한정 만들어낼 수 있는 기체를 이용한 레이저가 등장했다.이후 유리,아르곤,이산화탄소,반도체 등 다양한 발광재료로 레이저가 만들어졌다.
