光激升

光激升（Optical pumping），亦称作光泵浦或光抽运，是一种以光将电子从原子或分子中的低能阶提升至到高能阶的过程。一般用于雷射构造（英语：Laser construction）中，对活性雷射介质（英语：Active laser medium）进行雷射激升（英语：Laser pumping）以实现居量反转。该技术由1966年诺贝尔奖得主阿尔弗雷德·卡斯特勒于1950年代初期开发。^[2]

用弧光灯（上）对雷射晶体棒（下）进行光激升。 红色：热。蓝色：冷。绿色：光。非绿色箭头：水流。 纯色：金属。浅色：熔融石英（英语：Fused quartz）。 ^[1]

光激升也用于周期性地将原子或分子内束缚的电子激升至充分确定的量子态。包含单个外壳层电子的原子的相干双能阶光激升为最简单的情况，这种情况意味著著电子会被相干地激升到单一超精细结构的次能阶（标记为${\displaystyle m_{F}\!}$），这是由激升雷射器的偏振以及量子选择规则所决定。经光激升后，原子会被定向于特定的${\displaystyle m_{F}\!}$次能阶，然而，由于光激升的循环特性，束缚电子实际上会在高低次能阶之间反复地激发和衰变。激升雷射的频率和偏振会决定原子所定向的次能阶${\displaystyle m_{F}\!}$。

在实际应用中，完全相干的光激升可能不会发生，这是因为一个能阶的线宽会因跃迁线宽的能量增宽效应（power broadening effect）以及如超精细结构俘获和辐射俘获等不良效应而扩大。因此，从更普遍的方面来说原子的定向取决于雷射的频率、强度、偏振和光谱频宽，以及吸收跃迁的线宽和跃迁机率。^[3]

光激升实验常见于物理本科生的实验课，使用铷气体同位素并展示以射频（MHz）电磁辐射来有效地激升和解激升这些同位素的能力。

参见

• 原子相干性（英语：Atomic coherence）
• 雷射激升（英语：Laser pumping）
• 光学腔
• 拉比周期

参考文献

1. Lamp 4462 (gif). sintecoptronics.com. [2018-12-27].
   
   Lamp 5028 (gif). sintecoptronics.com. [2018-12-27].
2. Taylor, Nick. LASER: The inventor, the Nobel laureate, and the thirty-year patent war. New York: Simon & Schuster. 2000. ISBN 0-684-83515-0. Page 56.
3. Demtroder, W. Laser Spectroscopy: Basic Concepts and Instrumentation. Berlin: Springer. 1998.