最亮的光源
就人類知識所知，世界上存在的最亮天然光源是太陽。太陽的表麵溫度約為6000K，而目前實驗室用現代技術所能創造出的最亮光源是熱核聚變等離子體，它的中心溫度可達十幾億度。可是即使是溫度如此之高的光源，它的單色亮度，又叫光子簡並度（即單一輻射模中存在的光子數），卻是很小的。拿太陽來說，它在600納米（毫微米）波長的單色亮度隻有10-3，而聚變等離體在同一波長的值，雖然略高一些，充其量也不過是103。而激光則不然。由於光腔的限模作用和光子在腔內的反複放大，故而單色亮度特高。拿一台普通的輸出功率僅幾毫瓦的氦氖激光器來說，它的單色亮度卻可達到106，遠遠超過了任何其他光源，對於輸出單模功率更大的激光器，這一數值將會更高。由此可見，激光是世界上現存的單色亮度最高的光源。
最強的電場
我們知道，電磁波是場存在的一種形式。高功率激光也就是一種高強度電磁場。目前，世界上已能造出輸出脈衝功率高達1014～1015瓦的超高功率激光器，若用透鏡將這種激光聚焦成直徑為100微米的光斑，其功率密度將達1023瓦／米2，相應於此的電場強度將高達1012瓦／米2。這一場數值不僅遠遠超過了目前在實驗室用其他方法所產生的場強（107瓦／米2），而且也達到了氫原子的庫侖場強（514×1011瓦／米2）。這意味著，任何原子在碰到如此強的場強時，它周圍的電子都將被該場拉開而剝離，最後形成裸核，至少在一個瞬間是如此。
最大的壓強
在激光聚變研究中，為了減輕對高能激光驅動器的功率要求，科學家們提出了一種向心聚爆壓縮實現熱核點火的方案，方案的實質是利用許多束脈衝激光，從四麵八方同時均勻地照射一個熱核材料靶丸，該靶丸的外表麵首先被蒸發而形成一層等離子體，束能在臨界密度（該處等離子體的頻率等於入射的激光頻率）附近形成一層內稠外疏的等離子體冕區。沉積在冕區的熱能通過電子向內傳導，達到未加熱的靶麵，並引起靶麵物質迅速消融並產生極大的熱壓強，外層熱粒子將以極大的速度向外噴射逃逸。按動量守恒原理，一個大小相等、方向相反的反衝力，則將內表層的粒子猛烈地壓向球心，迫使殼層半徑收縮，而形成一個溫度極高，密度極大的蕊核，從而引起熱核點火。在這一過程中，蕊核受到的壓強約為1012atm。這是迄今為止人類所獲得的最大壓強。
最短的光脈衝
自然界中存在著許多變化時間極短的過程（包括物理、化學和生物過程）。人們要研究這樣的過程，探索其規律，就需要有相應的探針。可是在激光問世以前，由於技術的限製，這種探針是無法找到的。隻是到了80年代，激光技術的發展有了新的飛躍之後，這個問題才有了解決的可能，並且也已成為現實。目前利用腔內對碰鎖模技術和腔外脈衝壓縮技術，都能獲得超短激光脈衝。利用後者，科學家已獲得了6飛秒（10-15s）的光脈衝，創造了超短脈衝激光的新記錄，這一成果對於開展瞬態過程的研究，提供了極其有用的工具。
最高的光譜分辨率
在激光沒有發展之前，由於所有的光譜方法都無法消除因原子（或分子）運動所引起的多普勒加寬，致使光譜分辨率始終無法突破這一限製，不管你采用多麼大的光柵和多麼好的法布裏－珀羅幹涉儀，其光譜分辨率卻隻能停留在104～106的量級。這已成為高分辨光譜學發展的一個重大障礙。激光出現以後，情況發生了革命性變化，科學家們利用激光與物質相互作用的非線性效應，如飽和吸收、雙光子過程，以及瞬態光學效應等，不僅可以突破原子多普勒加寬給高分辨光譜帶來的限製，甚至還可突破自然線寬的限製，實現亞自然線寬的超高光譜分辨率。目前，非線性激光光譜已達到了1010～1014的超高分辨率，使光譜學的分辨率一下子提高了7～8個量級。正因為激光光譜具有這種非凡特性，人們才有可能涉足於過去無法想像的對黎德堡態和自電離態的研究。因此，可以說激光光譜又為人們窺視更深一層的微觀世界打開了一扇封閉的門。