光激升

光激升（Optical pumping），亦稱作光泵浦或光抽運，是一種以光將電子從原子或分子中的低能階提升至到高能階的過程。一般用於雷射構造中，對活性雷射介質進行雷射激升以實現居量反轉。該技術由1966年諾貝爾獎得主阿爾弗雷德·卡斯特勒於1950年代初期開發。[2]

用弧光燈（上）對雷射晶體棒（下）進行光激升。 紅色：熱。藍色：冷。綠色：光。非綠色箭頭：水流。 純色：金屬。淺色：熔融石英。 [1]

光激升也用於週期性地將原子或分子內束縛的電子激升至充分確定的量子態。包含單個外殼層電子的原子的相干雙能階光激升為最簡單的情况，這種情況意味著著電子會被相干地激升到單一超精细結構的次能階（標記為${\displaystyle m_{F}\!}$），這是由激升雷射器的偏振以及量子選擇規則所決定。經光激升後，原子會被定向於特定的${\displaystyle m_{F}\!}$次能階，然而，由於光激升的循環特性，束縛電子實際上會在高低次能階之間反覆地激發和衰變。激升雷射的频率和偏振會決定原子所定向的次能階${\displaystyle m_{F}\!}$。

在實際應用中，完全相干的光激升可能不會發生，這是因為一個能階的線寬會因躍遷線寬的能量增寬效應（power broadening effect）以及如超精細結構俘獲和輻射俘獲等不良效應而擴大。因此，從更普遍的方面來說原子的定向取決於雷射的頻率、強度、偏振和光譜頻寬，以及吸收躍遷的線寬和躍遷機率。[3]

光激升實驗常見於物理本科生的實驗課，使用銣氣體同位素並展示以射頻（MHz）電磁輻射來有效地激升和解激升這些同位素的能力。