受激辐射

如果一个具有激光活性的原子或离子处于激发状态—量子力学能级（例如通过光泵）。它可能在一段时间后自发衰减到一个较低的能级，以光子的形式释放能量，在一个随机的空间方向上发射出来，这个过程被称为自发发射。如果入射光子具有合适的光子能量（或光频），光子发射也可能由入射光子激发，这被称为受激辐射。在这种情况下光子会以入射光子的模式发射。

受激辐射示意图

入射光子激发一个受激原子或离子，使其从激发态跃迁到基态。

受激辐射的物理学可以在量子光学的背景下进行描述。也有半经典的描述（处理振荡偶极子与电磁场的相互作用），受激辐射的最初想法是由爱因斯坦在量子力学充分发展之前发表。

受激辐射的放大效应可以在介质中降低或完全抑制，因为太多的激光活性原子处于激光跃迁的较低状态，因为这些原子吸收光子，从而使光衰减。在一个简单的两级系统中，激光放大需要一个所谓的粒子数反转。

一个受激原子的激发辐射过程的速率可以被计算为所谓的发射截面和光子通量密度（每单位面积和时间的光子数量）的乘积。这样的术语经常被用于速率方程建模。光子通量密度可以被计算为光强度除以光子能量。

在远高于阈值的激光器中，受激发射优于自发发射，并且功率效率可以很高。为了满足该条件，入射光强度必须高于饱和强度。