באיור 2.7 מתוארת דיאגרמת רמות האנרגיה של לייזר 4 רמות.
איור 2.7: לייזר בעל 4 רמות
לעומת לייזר 3 רמות, נוספת בדיאגרמה זו רמת אנרגיה מעל רמת היסוד.
רמת אנרגיה זו היא בעלת זמן חיים קצר ביותר.
פעולת לייזר זה מבוססת כמו בלייזר בעל 3 רמות על איכלוס מהיר של רמת הלזירה העליונה (E3) דרך הרמה העליונה ביותר (E4).
היתרון בלייזר זה לעומת הקודם הוא האיכלוס הנמוך של רמת הלזירה הנמוכה (E2).
סף הלזירה בלייזר זה נמוך יותר מכיוון שאין צורך בשאיבה של יותר מ50%- מן האטומים שברמת היסוד, לצורך יצירת התנאי ההכרחי של "היפוך האוכלוסייה".
ניתן להשיג פעולת לזירה רציפה בלייזר בעל 4 רמות גם כאשר 99% מהאטומים נותרים ברמת היסוד (!).
פירוש הדבר כי בלייזר 4 רמות ניתן להשיג יעילות גבוהה יותר ונדרש קצב שאיבה נמוך יותר מאשר בלייזר בעל 3 רמות.
