Cet ouvrage a d'abord pour objectif d'aider les étudiants et les scientifiques (universitaires et ingénieurs) qui souhaitent comprendre comment fonctionnent les lasers et/ou qui en ont besoin pour améliorer leur fonctionnement. Dans ce but, le langage des probabilités d'Einstein permet d'expliquer rapidement l'essentiel. On le complète en électromagnétisme par la description du faisceau gaussien et des modes du rayonnement, indispensable pour les expérimentateurs.
Le langage des probabilités n'est qu'une première approximation, incapable de décrire tous les aspects de l'interaction entre les atomes et la lumière. On développe donc aussi une première approche, aussi simple que possible, de l'interaction quantique entre l'atome et le champ électrique de l'onde (équations de Bloch optiques) : on montre dans quelles conditions le modèle des probabilités est applicable, mais aussi quelles sont ses limites. Parmi les nombreuses expériences présentées, une place importante est donnée aux phénomènes de diffusion de lumière, ainsi qu'aux phénomènes où l'explication quantique est indispensable (oscillation de Rabi, franges de Ramsey, «déplacement lumineux» de la fréquence de résonance, dédoublement Antler-Townes, super-radiance, échos de photons, solitons résonnants).
Ces ouvrages, écrits par des chercheurs, reflètent des enseignements dispensés dans le cadre de la formation à la recherche. Ils s'adressent donc aux étudiants avancés, aux chercheurs désireux de perfectionner leurs connaissances ainsi qu'à tout lecteur passionné par la science contemporaine.