他設想通過熱或電的方法，把能量送進氨分子中，使氨分子處於“激發”狀態。然後，再設想使這些受激的分子處於具有和氨分子的固有頻率相同的微波束中，氨分子受到這一微波束的作用，以同樣波長的微波形式放出它的能量，這一能量又繼而作用於另一個氨分子，使它也放出能量。這個很微弱的入射微波束相當於起著對一場雪崩的觸發作用，最後就會產生一個很強的微波束。這樣就有可能實現微波束的放大。
湯斯在公園的長凳上思考了所有這一切，並把一些要點記錄在一隻用過的信封的反麵。湯斯小組曆經兩年的試驗，花費了近3萬美元。1953年的一天，湯斯正在出席波譜學會議，他的助手戈登急切地奔入會議室，大聲呼叫道：“它運轉了。”這就是第一台微波激射器。湯斯和大家商議，給這種方法取了一個名字，叫“受激輻射微波放大”，英文名為“MicrowaveAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation”，簡稱MASER(中文音譯為脈澤，意譯為微波激射器)。
脈澤有許多有趣的用途。氨分子的振動穩定而精確，用它那穩定精確的微波頻率，可用來測定時間。這樣，脈澤實際上就是一種“原子鍾”，它的精度遠高於以往所有的機械計時器。
1957年，湯斯開始思索設計一種能產生紅外或可見光——而不是微波——脈澤的可能性。他和他的姻弟肖洛(ALSchawlow)在1958年發表了有關這方麵的論文，論文的題目叫《紅外區和光學脈澤》，主要是論證將微波激射技術擴展到紅外區和可見光區的可能性。
肖洛1921年生於美國紐約，在加拿大多倫多大學畢業後又獲碩士和博士學位。第二次世界大戰後，肖洛在拉比的建議下，到湯斯手下當博士後，研究微波波譜學在有機化學中的應用。他們兩人1955年合寫過一本《微波波譜學》，是這個領域裏的權威著作。當時，肖洛是貝爾實驗室的研究員，湯斯正在那裏當顧問。
1957年，正當肖洛開始思考怎樣做成紅外脈澤器時，湯斯來到貝爾實驗室。有一天，兩人共進午餐，湯斯談到他對紅外和可見光脈澤器很感興趣，有沒有可能越過遠紅外，直接進入近紅外區或可見光區。近紅外區比較容易實現，因為當時已經掌握了許多材料的特性。肖洛說，他也正在研究這個問題，並且建議用法布裏-珀羅標準具作為諧振腔。兩人談得十分投機，相約共同攻關。湯斯把自己關於光脈澤器的筆記交給肖洛，裏麵記有一些思考和初步計算。肖洛和湯斯的論文於1958年12月在《物理評論》上發表後，引起強烈反響。這是激光發展史上具有重要意義的曆史文獻。湯斯因此於1964年獲諾貝爾物理學獎，肖洛也於1981年獲諾貝爾物理學獎。
在肖洛和湯斯的理論指引下，許多實驗室開始研究如何實現光學脈澤，紛紛致力於尋找合適的材料和方法。他們的思想啟示梅曼(TMaiman)做出了第一台激光器。
梅曼用一根紅寶石棒產生間斷的紅光脈衝。這種光是相幹的，在傳播時不會漫散開，幾乎始終保持成一窄束光。即使將這樣的光束射到32萬千米之外的月球上，光點也隻擴展到兩三千米的範圍。它的能量耗損很小，這樣，人們就自然想到向月球表麵發射光脈澤束，以繪製月麵地形圖，這種方法遠比以往的望遠鏡有效得多。
大量的能量聚集在很窄的光束中，使它還能用於醫學(例如在某些眼科手術中)和化學分析，它能使物體的一小點汽化，從而進行光譜研究。
這種光比以往產生的任何光具有更強的單色性。光束中的所有光都具有相同的波長，這就意味著這種光束經調製後可用來傳送信息，和普通無線電通信中被調製的無線電載波幾乎完全一樣。由於光的頻率很高，在給定的頻帶上，它的信息容量遠大於頻率較低的無線電波，這就是用光作載波的優點。
可見光脈澤就是現在大家熟悉的激光，激光的英文名字也可音譯為鐳射(laser)，laser是“LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation”(受激輻射光放大)的縮寫。
梅曼是美國休斯研究實驗室量子電子部年輕的負責人。他於1955年在斯坦福大學獲博士學位，研究的正是微波波譜學，在休斯實驗室做脈澤的研究工作，並發展了紅寶石脈澤，不過需要液氮冷卻，後來改用幹冰冷卻。梅曼能在紅寶石激光首先作出突破，並非偶然，因為他已有用紅寶石進行脈澤的經驗多年，他預感到用紅寶石做激光器的可能性，這種材料具有相當多的優點，例如能級結構比較簡單，機械強度比較高，體積小巧，無需低溫冷卻，等等。但是，當時他從文獻上知道，紅寶石的量子效率很低，如果真是這樣，那就沒有用場了。梅曼尋找其他材料，但都不理想，於是他想根據紅寶石的特性，尋找類似的材料來代替它。為此他測量了紅寶石的熒光效率。沒有想到，熒光效率竟是75%，接近於1。梅曼喜出望外，決定用紅寶石做激光元件。
通過計算，他認識到最重要的是要有高色溫(大約5000K)的激烈光源。起初他設想用水銀燈把紅寶石棒放在橢圓形柱體中，這樣也許有可能起動。但再一想，覺得無須連續運行，脈衝即可，於是他決定利用氙(Xe)燈。梅曼查詢商品目錄，根據商品的技術指標選定通用電氣公司出產的閃光燈，它是用於航空攝影的，有足夠的亮度，但這種燈具有螺旋狀結構，不適於橢圓柱聚光腔。他又想了一個妙法，把紅寶石棒插在螺旋燈管之中，紅寶石棒直徑大約為1厘米、長為2厘米，正好塞在燈管裏。紅寶石兩端蒸鍍銀膜，銀膜中部留一小孔，讓光逸出。孔徑的大小，通過實驗決定。
就這樣，梅曼經過9個月的奮鬥，花了5萬美元，做出了第一台激光器。可是當梅曼將論文投到《物理評論快報》時，竟遭拒絕。該刊主編誤認為這仍是脈澤，而脈澤發展到這樣的地步，已沒有什麼必要用快報的形式發表了。梅曼隻好在《紐約時報》上宣布這一消息，並寄到英國的《自然》雜誌去發表。
梅曼發明紅寶石激光器的消息立即傳遍全球。接著又誕生了氦氖激光器。
氦氖激光器是這三四十年中廣泛使用的一種激光器。它是緊接著固體激光出現的一種以氣體為工作介質的激光。它的誕生首先應歸功於多年對氣體能級進行測試分析的實驗和從事這方麵研究的理論工作者。到60年代，所有這些稀有氣體都已經被光譜學家做了詳細研究。
不過，氦氖激光器要應用到激光領域，還需要這個領域的專家進行有目的的探索。又是湯斯的學派開創了這一事業。他的另一名研究生，來自伊朗的賈萬(Javan)有自己的想法。賈萬的基本思路就是利用氣體放電來實現粒子數反轉。
賈萬首選氦、氖氣體作為工作介質是一極為成功的選擇。最初得到的激光光束是紅外譜線115微米。氖有許多譜線，後來通用的是6328埃，為什麼賈萬不選6328埃，反而選115微米呢?這也是賈萬高明的一著。他根據計算，了解到6328埃的增益比較低，所以寧可選更有把握的115微米。如果一上來就取紅線6328埃，肯定會落空的。
賈萬和他的合作者在直徑為15厘米、長為80厘米的石英管兩端貼有13層的蒸發介質膜的平麵鏡片，放在放電管中，用無線電頻率進行激發。為了調整兩塊平麵鏡的取向，竟花費了6～8個月的時間。1960年12月12日終於獲得了紅外輻射。
1962年，賈萬的同事懷特和裏奇獲得了6328埃的激光光束。這時激光的調整已積累了豐富經驗。裏格羅德等人改進了氦氖激光器。他們把反射鏡從放電管內部移到外部，避免了複雜的工藝。窗口做成按布魯斯特角固定，再把反射鏡做成半徑相等的共焦凹麵鏡。
氦氖激光器一直到現在還在應用，在種類繁多的各種激光器中，氦氖激光器也許是最普及、應用最廣泛的一種。在紅寶石激光器和氦氖激光器之後，接踵而至的是效率更高、功率更大的激光器——二氧化氮激光器和經久耐用、靈巧方便的半導體激光器，它們像雨後春筍一般湧現了出來，成了現代高科技的重要組成部分。