Открытия

• В 1952 году вместе с A.M. Прохоровым установил принцип усиления и генерации электромагнитного излучения квантовыми системами. На основе этих знаний в 1954 году был создан первый квантовый генератор (мазер).
• В 1955 году совместно с А.М. Прохоровым предложил метод получения инверсной населенности при селективной накачке трехуровневой системы, который широко применяется в лазерах и квантовых усилителях.
• В 1961 году предложил использовать лазеры для управления термоядерным синтезом, а также методы лазерного нагрева плазмы; проанализировал процессы стимулирования химических реакций лазерным излучением.
• С 1962 года возглавлял разработку устройств квантовой электроники повышенной мощности, ориентированных на использование в обороне страны, в частности, для лазерного поражения воздушно-космических целей.
• Совместно с Ю.М. Поповым и Б.М. Вулом предложил идею создания различных типов полупроводниковых лазеров: в 1962-м был создан первый инжекционный лазер, затем лазеры, возбуждаемые электронным пучком, а в 1964-м — полупроводниковые лазеры с оптической накачкой. Благодаря этому появились широко используемые инжекционные (диодные) лазеры.
• В 1964 году в лаборатории Басова получена генерация при возбуждении сульфида кадмия электронным пучком.
• К концу 1960-х в лаборатории Басова разрабатывались мощные оптические лазеры на рубине и неодимовом стекле, мощный фотодиссоционный лазер.
• Провел исследования по мощным газовым и химическим лазерам, благодаря чему создан, в частности, эксимерный лазер, широко используемый в глазной хирургии при кератэктомии и в полупроводниковом производстве.
• В 1968 году благодаря исследованиям Басова впервые при облучении лазерных мишеней были получены нейтроны, что было особенно важно для дальнейших работ по лазерному термоядерному синтезу.
• Разработал физические основы создания квантовых стандартов частоты, выдвинул идеи новых применений лазеров в оптоэлектронике (например, создание оптических логических элементов), инициатор многих исследований по нелинейной оптике.
• Участвовал в организации разработки лазерного и комбинированного (гибридного) термоядерного реактора.
• В 1963 году организовал Лабораторию квантовой радиофизики ФИАН, которую возглавлял до конца жизни.
• В 1980 году по инициативе Басова в Самаре (Куйбышев) был создан филиал ФИАНа, со временем ставший ведущим в стране центром лазерной техники и технологии.
• В 1982 года инициировал создание в ФИАНе Межведомственной лаборатории по применению лазеров в хирургии, что сейчас является широко распространенной практикой.