Optisch pompen is een proces waarbij licht wordt gebruikt om elektronen van een lager energieniveau in een atoom of molecuul naar een hoger niveau te brengen (of te “pompen”). Het wordt algemeen gebruikt in de laserbouw, om het actieve lasermedium zo te pompen dat populatie-inversie wordt bereikt. De techniek werd in het begin van de jaren vijftig ontwikkeld door Nobelprijswinnaar Alfred Kastler (1966).
Optisch pompen wordt ook gebruikt om de in een atoom of molecuul gebonden elektronen cyclisch naar een welbepaalde kwantumtoestand te pompen. Voor het eenvoudigste geval van coherent optisch pompen op twee niveaus van een atoomsoort die een enkel buitenste-schil elektron bevat, betekent dit dat het elektron coherent gepompt wordt naar een enkel hyperfijn subniveau (aangeduid met m F {displaystyle m_{F}} m_{F}}!), dat gedefinieerd wordt door de polarisatie van de pomplaser samen met de kwantumselectieregels. Bij optisch pompen wordt het atoom georiënteerd in een specifieke m F
In de praktijk kan volledig coherent optisch pompen niet plaatsvinden door vermogensverbreding van de lijnbreedte van een overgang en ongewenste effecten zoals hyperfine structuur trapping en straling trapping. Daarom hangt de oriëntatie van het atoom meer in het algemeen af van de frequentie, intensiteit, polarisatie, spectrale bandbreedte van de laser, alsmede van de lijnbreedte en de overgangskans van de absorberende overgang.
Een optisch pompexperiment wordt vaak aangetroffen in natuurkunde-universitaire laboratoria, waar gebruik wordt gemaakt van rubidium-gasisotopen en het vermogen wordt aangetoond van radiofrequente (MHz) elektromagnetische straling om deze isotopen effectief te pompen en te ontpompen.