自发辐射、受激辐射和受激吸收

微观粒子在不同能级之间的跃迁应该同时存在自发辐射、受激辐射和受激吸收三个过程。

自发辐射

当一个微观粒子初始处于某个高能量的状态的时候由于不稳定性总是趋于回到能量更低的状态。我们把微观粒自发的从高能态跃迁到低能态并发射光子的物理过程称为自发辐射跃迁。通过自发辐射跃迁的光叫自发辐射。如果一个粒子处于激发态，我们无法确切的知道，粒子何时会自发跃迁到低能态。只能知道单位时间内从高能态自发跃迁到低能态的概率，这就是自发辐射跃迁几率。

• 自发辐射跃迁：微观粒子自发的从高能态跃迁到低能态并发射光子的物理过程。
• 自发辐射：通过自发跃迁过程发射的光。
• 自发辐射跃迁几率：粒子在单位时间内通过从高能态自发跃迁到低能态的概率。

能级寿命

微观粒子激发态一般都是非常不稳定的，激发态的典型能级寿命都在亚纳秒量级。有些粒子存在的激发态能级寿命显著高于其他激发态的能级，可以达到几百纳秒、几百微秒甚至ms量级，这样的激发态能级一般称为亚稳态能级。亚稳态能级是微观粒子发光的重要前提。

自发辐射的特点

不同原子的发光彼此独立，发射的光子状态不统一，频率、相位、偏振等都会不同。自发辐射光子分散到大量不同光学模式中，每个光学模式中的光子数非常少，这样的光源相干性很差，是非相干光源（日常可见白炽灯、led灯）。

受激辐射

受激发辐射跃迁是指在外来入射光子的扰动下，粒子从高能态跃迁到低能态，同时发射一个与入射光子具有完全一致状态光子的过程。通过受激跃迁过程发射的光称为受激辐射。

与自发辐射不同，通过受激跃迁发射的光子状态相同，处于同样的光学模式，是相干光源。如果有足够多的粒子处于激发态，受激跃迁连锁发生，同状态光子成几何级数增长，形成强相干光。

处在激发态的粒子在单位时间内通过受激跃迁过程跃迁到低能态的概率称之为受激辐射跃迁概率。受激辐射跃迁概率与激发态粒子数密度和入射光场的单色能量密度成正比。

受激吸收

开始时微观粒子处于基态或者能量比较低的状态，通过入射外来光子，粒子有一定几率会吸收该光子，从低能态跃迁到高能态的过程叫做受激吸收。