Optical pumping は、原子や分子の低いエネルギー準位にある電子を高いエネルギー準位に引き上げる（または「ポンプする」）ために光を使用するプロセスです。 これは、一般にレーザー建設において、活性レーザー媒質を励起して、人口反転を達成するために使用されます。
光ポンピングは、原子や分子内に結合した電子を、定義された量子状態へ周期的に送り出すのにも使われます。 単一の外殻電子を含む原子種のコヒーレント2レベル光ポンピングの最も単純な場合、これは、電子が単一の超微細サブレベル（m F {displaystyle m_{F}} m_{F} ）にコヒーレントに励起され、量子選択規則とともにポンプレーザーの偏光によって定義されることを意味する。 光ポンピングにより、原子は特定のm F {displaystyle m_{F}!} } に配向すると言われている。 m_{F}} サブレベルに配向すると言われているが、光ポンピングの周期的な性質により、結合電子は実際には上部と下部状態のサブレベル間で励起と崩壊を繰り返していることになる。 ポンプレーザーの周波数と偏光によって、どのm F {displaystyle m_{F}}! m_{F}! サブレベルに配向する。
実際には、遷移の線幅のパワーブロード化や超微細構造トラッピングや放射トラッピングなどの望ましくない効果により、完全なコヒーレント光ポンピングは起こらないかもしれない。 したがって、原子の配向は、吸収遷移の線幅と遷移確率と同様に、レーザーの周波数、強度、偏光、スペクトル帯域幅により一般的に依存する。
ルビジウムガス同位体を用い、高周波（MHz）電磁波がこれらの同位体を効果的に励起および非揚動する能力を示す光ポンプ実験が物理学部研究室で一般的に行われている。