由於激光的發現和發展，產生了壹系列新的光學分支學科，並得到了迅速的發展。 早在1917年，愛因斯坦在研究原子輻射時曾詳細地論述過物質輻射有兩種形式：其壹是自發輻射；其二是受外來光子的誘發激勵所產生的受激輻射。並預見到受激輻射可產生沿壹定方向傳播的亮度非常高的單色光。由於這些特點，自1960年T.梅曼首先作成紅寶石激光器以來，光受激輻射的研究使得激光科學和激光技術得到迅速的發展，開辟了壹批與激光本身緊密相關的新興分支學科。除量子光學外，還有如非線性光學、激光光譜學、超強超快光學、激光材料和激光器物理學等。
經典波動光學中，介質參量被認為與光的強度無關，光學過程通常用線性微分方程來表述。但在強激光通過的情況下發現了許多新現象。如發現折射率跟激光的場強有關，光束強度改變時兩介質界面處光的折射角隨之發生改變；光束的自聚焦和自散焦；通過某些介質後光波的頻率發生改變，產生倍頻、和頻和差頻等。所有這些現象都歸入非線性光學研究。 激光器現已能夠產生高度指向性、高度單色性、偏振以及頻率可調諧和可能獲得超短脈沖的光源，高分辨率光譜、皮秒（10－12s）超短脈沖以及可調諧激光技術等已使經典的光譜學發生了深刻的變化，發展成為激光光譜學。同時，還能獲得高功率、飛秒超短脈沖的激光，研究這類激光與物質相互作用已發展成超強超快光學。以上這些新興學科成為研究物質微觀結構、微觀動力學過程的重要手段，為原子物理、分子物理、凝聚態物理學、分子生物學和化學的結構和動態過程的研究提供了前所未有的新技術。
隨著激光科學和激光技術的發展以及激光在眾多領域的應用開拓，對激光材料和相應的激光器件的性能提出了新的要求，新型光源和激光器發展中所涉及的基本問題成為現代光學的重要內容，其發展趨勢是波長的擴展與可調頻、光脈沖寬度的壓縮，以及器件的小型化和固體化等。 幾十年來的發展表明，激光科學和激光技術極大地促進了物理學、化學、生命科學和環境科學等學科的發展，已形成壹批十分活躍的新興學科和交叉學科，如激光化學、激光生物學、激光醫學、信息光學等。同時，激光還在精密計量、遙感和遙測、通信、全息術、醫療、材料加工、激光制導和激光引發核聚變等方面獲得了廣泛的應用。