Il pompaggio ottico è un processo in cui la luce è usata per sollevare (o “pompare”) gli elettroni da un livello di energia inferiore in un atomo o molecola a uno superiore. È comunemente usato nella costruzione di laser, per pompare il mezzo laser attivo in modo da ottenere l’inversione di popolazione. La tecnica è stata sviluppata dal premio Nobel 1966 Alfred Kastler nei primi anni ’50.
Il pompaggio ottico è anche usato per pompare ciclicamente gli elettroni legati all’interno di un atomo o di una molecola in uno stato quantico ben definito. Per il caso più semplice di pompaggio ottico coerente a due livelli di una specie atomica contenente un singolo elettrone outer-shell, questo significa che l’elettrone viene pompato coerentemente ad un singolo sottolivello iperfine (etichettato m F 
Un esperimento di pompaggio ottico si trova comunemente nei laboratori di fisica per studenti universitari, utilizzando isotopi gassosi di rubidio e mostrando la capacità della radiazione elettromagnetica a radiofrequenza (MHz) di pompare e de-pompare efficacemente questi isotopi.