तीन स्तर के लेजर की तुलना में चार स्तर के लेजर का मूलभूत लाभ उनकी बेहतर कण संख्या व्युत्क्रम दक्षता में निहित है, जो लेजर दोलन का मुख्य आधार है। तीन - स्तर के लेज़र में, लेज़र संक्रमण का निचला ऊर्जा स्तर ज़मीनी अवस्था है, और ज़मीनी अवस्था स्वाभाविक रूप से थर्मल संतुलन अवस्था में बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉनों को जमा करती है। जनसंख्या व्युत्क्रमण प्राप्त करने के लिए (अर्थात, ऊपरी ऊर्जा स्तर में निचले ऊर्जा स्तर की तुलना में अधिक इलेक्ट्रॉन होते हैं), जमीनी अवस्था के लगभग आधे इलेक्ट्रॉनों को ऊपरी ऊर्जा स्तर पर पंप किया जाना चाहिए। इसके लिए अत्यधिक उच्च पंप शक्ति की आवश्यकता होती है, जिससे न केवल ऊर्जा की गंभीर बर्बादी होती है, बल्कि एक स्थिर व्युत्क्रम स्थिति को बनाए रखना भी मुश्किल हो जाता है।
इसके विपरीत, चार स्तर के लेजर एक मध्यवर्ती निम्न ऊर्जा स्तर का परिचय देते हैं जो कि जमीनी अवस्था नहीं है। उच्चतम ऊर्जा स्तर (ऊर्जा स्तर 4) तक पंप किए गए इलेक्ट्रॉन एक गैर-विकिरणीय संक्रमण के माध्यम से तेजी से ऊपरी लेजर ऊर्जा स्तर (ऊर्जा स्तर 3) तक आराम करेंगे; फोटॉन (लेजर उत्पादन प्रक्रिया) उत्सर्जित करने के बाद, इलेक्ट्रॉन सीधे जमीनी स्थिति (ऊर्जा स्तर 1) पर लौटने के बजाय निचले लेजर ऊर्जा स्तर (ऊर्जा स्तर 2) में स्थानांतरित हो जाएंगे। मुख्य बात यह है कि ऊर्जा स्तर 2 में इलेक्ट्रॉन तेजी से जमीनी अवस्था में क्षय हो जाते हैं, जिससे ऊर्जा स्तर 2 लगभग खाली हो जाता है। इसका मतलब यह है कि ऊर्जा स्तर 3 में मौजूद इलेक्ट्रॉनों की केवल एक छोटी संख्या ही ऊर्जा स्तर 2 में विरल इलेक्ट्रॉनों से अधिक हो सकती है, जिससे तीन स्तर के लेजर की तुलना में बहुत कम पंप ऊर्जा पर जनसंख्या व्युत्क्रम प्राप्त होता है।
व्यावहारिक अनुप्रयोग के नजरिए से, यह दक्षता लाभ तीन मुख्य लाभों में प्रकट होता है: पहला, चार - स्तर के लेजर में कम पंप थ्रेशोल्ड शक्ति होती है और यह अधिक ऊर्जा कुशल होती है, जो इसे छोटे, कम {1} शक्ति वाले उपकरणों जैसे डायोड {{2} पंप लेजर के लिए उपयुक्त बनाती है; दूसरा, उच्च पंपिंग आवश्यकताओं और गर्मी संचय के कारण निरंतर तरंग (सीडब्ल्यू) ऑपरेशन को प्राप्त करना आसान है। निरंतर लेज़र का स्थिर आउटपुट, और चार{6}}स्तरीय डिज़ाइन ओवरहीटिंग से बचते हुए स्थिर व्युत्क्रमण बनाए रख सकता है; अंतत:, चार{7}}स्तरीय लेज़र की तरंग दैर्ध्य प्रयोज्यता व्यापक है। चूँकि निचले लेज़र ऊर्जा स्तर को ज़मीनी अवस्था से अलग कर दिया जाता है, इसलिए इसकी ऊर्जा स्तर संरचना को लचीले ढंग से दृश्य प्रकाश (जैसे हीलियम नियॉन लेज़र) से लेकर अवरक्त प्रकाश (जैसे नियोडिमियम येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट लेज़र) तक विभिन्न तरंग दैर्ध्य बैंड को कवर करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है।
संक्षेप में, चार{0}}स्तरीय संरचना तीन{1}स्तरीय लेज़रों - की मूल बाधा को जमीनी अवस्था के कणों की संख्या की भीड़ की समस्या को हल करती है। निचले लेजर ऊर्जा स्तर के इलेक्ट्रॉन घनत्व को कम करके, यह अधिक कुशल कण संख्या उलटा, कम ऊर्जा खपत और अनुप्रयोग परिदृश्यों की एक विस्तृत श्रृंखला प्राप्त करता है, जो अधिकांश आधुनिक लेजर प्रणालियों के लिए मुख्यधारा डिजाइन समाधान बन जाता है।
