Le système fonctionnant à 1064 nm pompé par diode à 808 nm

L'ion néodyme a également d'autres niveaux situés à une énergie plus élevée que le niveau 4F3/2. (que nous n'avons pas représenté sur la figure E1 par souci de simplicité). Par exemple, le niveau 4F5/2 permet l'absorption de lumière à 808 nm. A partir du niveau 4F5/2, les ions redescendent de façon non radiative sur le niveau 4F3/2. Ainsi, la transition de pompage (4I9/2 vers 4F5/2) est effectué sur deux niveaux différents de ceux de la transition laser (4F3/2 vers 4I11/2). Le système est donc à quatre niveaux (figure E2).

Il faut également noter que les ions ne s'accumulent pas sur le niveau du bas une fois qu'ils ont cédé leur énergie sous forme lumineuse : le passage entre le niveau 4I11/2 et le niveau fondamental est très rapide.

Le cycle d'un ion néodyme est résumé sur la figure E2. Il s'agit en fait du schéma spectroscopique idéal car tous les ions excités s'accumulent sur le niveau du haut et le niveau du bas n'est jamais peuplé, ni à l'équilibre thermodynamique, ni en fonctionnement laser.