Optiline pumpamine on meetod, mis võimaldab aatomite olekuid muuta polariseeritud valguskiirguse abil. Selle tehnika töötas 1950. aastate alguses välja prantsuse füüsik Alfred Kastler, Nobeli füüsikaauhind 1966.
Aatomi olekuid eristatakse aatomisse salvestatud energia järgi. Need olekud on esitatavad energiaskaalal, kus madalad energiatasemed on skaala alumises osas, kõrged energiatasemed aga ülemises osas. Aatomipilve (üheliigiliste aatomite kogumi) olekut saab esitada aatomite osakaalu või arvuga, mis selle skaala iga taset hõivavad.
Sõltuvalt polarisatsioonist võib valgus muuta aatomi olekuid madala energia või kõrge energia suunas. Sel teisel juhul muutuvad energiaskaalal esindatud suure energiaga aatomid järk-järgult arvukamaks. Seda pumpamisprotsessi võib võrrelda tavalise kolbpumbaga, mis tõstab veemolekulid veevõtukohast kõrgemale tasemele, näiteks veetorni. Nii toimib ka polariseeritud valgus energiataseme skaalal aatomite pumbana. Lihtsaimal juhul, kui pumbatakse ühe väliskihielektroniga aatomeid, tähendab see elektroni järkjärgulist viimist optilise kiirguse toimel koherentselt ühele ülipeenstruktuuri alamtasemele.
Termilises tasakaalus olevate aatomite kogumis on kõige rohkem hõivatud madalaimad energiatasemed. Kui "pumpamisprotsess" tekitab olukorra, et mõni kõrgem energiatase on aatomitest rohkem hõivatud kui skaala madalam tase, siis ütleme, et on toimunud pöördhõive. Pöördhõivel on ülioluline osa laserite töös. Optiline pumpamine väga intensiivse valgusvihu abil on tehnika, mida rakendatakse näiteks rubiinlaserites. Optilise pumpamise aluseks olevaid mehhanisme rakendatakse näiteks teatud resonantsspektroskoopia uuringutes.
Pöördhõivet on võimalik saavutada ka muude protsessidega, mis on hiljem leiutatud, aga nende kohta on säilinud professor Kastleri algselt välja pakutud termin "pumpamine".