Лазерное излучение эксимерной молекулы происходит вследствие того, что она имеет «притягивающее» (ассоциативное) возбуждённое состояние и «отталкивающее» (неассоциативное) основное — то есть молекул в основном состоянии не существует. Это объясняется тем, что благородные газы, такие как
ксенон или
криптон высокоинертны и обычно не образуют
химических соединений. В возбуждённом состоянии (вызванном
электрическим разрядом), они могут образовывать
молекулы друг с другом (димеры) или с галогенами, такими как
фтор или
хлор. Поэтому появление молекул в возбуждённом связаном состояниии автоматически создаёт
инверсию населённостей между двумя энергетическими уровнями. Такая молекула, находящаяся в возбуждённом состоянии, может отдать свою энергию в виде спонтанного или
вынужденного излучения, в результате чего молекула переходит в основное состояние, а затем очень быстро (в течение пикосекунд) распадается на составляющие атомы.