受激发射

受激发射（英语：Stimulated emission）是激光的主要光源。受激发射的光放大（英语：Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）缩写就是“LASER”。受激发射概念是由阿尔伯特·爱因斯坦在他1917年发表的论文《关于辐射的量子理论》中提出的；大约10年后，英国著名物理学家、剑桥大学教授保罗·狄拉克首次实验证明受激发射的存在。

在说明受激发射之前需先了解原子的能级之概念，其中发出光最重要的就是所谓跃迁。

与跃迁对应的高能级能量E2和低能级能量E1 满足关系式：${\displaystyle E_2-<!--\; -\; -->E_1=h\mathrm{\nu <!--\; \nu \; -->}=\frac{hc}{\mathrm{\lambda <!--\; \lambda \; -->}}}$

正常情况下，大多数粒子处于基态，要使这些粒子产生辐射作用，必须把处于基态的粒子激发到高能级上去。由于原子内部结构不同，相同的外界条件使原子从基态激发到各高能级的概率不同。通常把原子、分子或离子激发到某一能级上的可能性称为这一能级的“激发概率”。

理论研究表明，光的发射过程分为两种，一种是在没有外来光子的情况下，处于高能级E2的一个原子自发地向低能级E1跃迁，并发射一个能量为E2-E1的光子，这种过程称为“自发跃迁”；由原子自发跃迁发出的光波称为自发发射。

另一种发射过程是处于高能级E2上的原子，在频率为ν的辐射场作用下，跃迁至低能级E1并辐射一个能量为E2-E1（=hν），与激励光子完全相同的光子，这种过程称为受激发射跃迁；受激发射跃迁发出的光波，称为受激发射。

受激发射与自发发射最重要的区别在于干涉性。自发发射是原子在不受外界辐射场控制情况下的自发过程，大量原子的自发辐射场的相位是不干涉的，辐射场的传播方向和偏振态也是无规分布，而受激发射是在外界辐射场控制下的发光过程。因此，受激辐射场的频率、相位、传播方向和偏振态与外界辐射场完全相同。激光就是一种受激发射的干涉光。

${\displaystyle W_{21}={}_{st}\ast <!--\; \ast \; -->\frac{1}{N_2}=B_{21}\mathit{\rho <!--\; \rho \; -->}\mathrm{\nu <!--\; \nu \; -->}}$
${\displaystyle W_{21}}$定义为单位时间内，${\displaystyle N_2}$个高能级原子中发生跃迁的原子数与${\displaystyle N_2}$之比
${\displaystyle B_{21}}$为受激发射跃迁爱因斯坦系数，为辐射场单色能量密度。单位体积内，频率处于ν附近的单位频率间隔中的电磁辐射能量。

受激发射跃迁概率不仅与原子性质有关，还与辐射场的ρν有关。