激发态吸收

激发态吸收（ESA）的装置，在原子、离子或分子已激发状态（而不是在它们的基态）引起吸收的光。如果满足这两个条件，就会发生以下几种情况：

• 在激发能级上方的适当距离会存在单个或多个更高级别的能级，即会根据入射光的波长拟合光子能量;
• 一些人的兴奋起始水平群体不一，(如果不能拥有大量的起始水平群体，是因为它非常的短暂，ESA在很大程度上可能被抑制。);

如果起始的能级是亚稳态，就具有相当长寿命的能级，则第二个条件就显然更容易满足了。

ESA对激光器和放大器的不利影响：

例如：在固态激光增益介质中，激光能级的粒子群不仅会受激发射导致被放大，而且还会导致泵浦或激光辐射的吸收过程，其中激光离子会被激发到更高的能量水平。比如：当掺铒光纤放大器用激光二极管泵浦时就会发生以下这种情况：808nm发射（图1）在该波长下泵浦不仅会导致上层激光能级的聚集，还会用ESA对更高能级进行没有用的激发。这个问题后来会使用发射约975nm的激光二极管进行泵浦来解决，而ESA就已经完全避免了这个问题。

对于激光器，ESA的这种额外损失会提高阈值泵浦功率并降低斜率效率。当然，激发态吸收不仅可能发生在泵浦光中，也有可能发生在激光或信号光当中。因此，它会降低放大器在某些信号波长范围内的增益和效率，或者导致激光器在不同的波长下进行工作，从而在很大程度上逃避激发停留的吸收。

ESA是一个常见问题，特别是对于宽带激光增益介质，例如过渡金属掺杂的晶体，但对于稀土掺杂的晶体而言，其带宽跃迁相对较窄。当然，ESA更可能与这个多个电子能级的激光离子相关，例如：铒或铥，当然与镱是没有任何关系的。

ESA在可饱和吸收材料中也是很常见的，例如Cr4+:YAG，在这里面基态吸收完全被漂白，但即使在相当高的光强度下仍保留的是激发态吸收，它会恢复得更加快。但是实际上，ESA会导致非饱和损耗（至少是对于纳秒脉冲而言），这可能是占可饱和损耗的很大一部分。

上转换激光器中的ESA

1. 当然这图2中这允许构建蓝色（480nm）上转换激光器。灰色短箭头表示多声子跃迁。
2. 尽管激发态吸收在大多数情况下是有害的，但它也可用于上转换泵浦，其中需要激发更高的能级。这是在一些掺铥激光器（图2）以及其他上转换激光器中得到了利用。当然这除了中间能级的寿命，速率方程模型还需要ESA横截面的值。

计算ESA的影响

在某些情况下，在激光模型中包含ESA相对简单。例如，泵浦或信号ESA可能只是导致额外的吸收项，如果ESA将离子引导到水平，从那里它们会快速弛豫到上激光水平。在更复杂的情况下，铥的水平方案就可以应用速率方程建模。

ESA横截面的测量

激发态吸收的测量比基态吸收的测量更加困难。一种常用技术是基于使用经调制的泵浦光束，在电子水准仪创建调制的人口时，用一个单色器、一个光电探测器和一个锁相放大器来监测样品的传输。来获得的光谱上显示着激光增益和ESA的差异，但也可能包含来自其他层次的贡献。