激光增益(laser gain),工学-电子科学与技术-【激光技术】-【激光】-【激光原理】,激光通过工作物质时,激光光强不断增长的效应。根据辐射的量子理论,光与物质相互作用有3种基本过程:自发辐射、受激辐射和受激吸收。自发辐射。处于高能级的粒子(可能是原子、离子或分子)自发地向低能级跃迁,同时发出具有能量的光子,其能量为:…(1)式中为普朗克常数;为光波频率。受激辐射。当受到能量的光辐照时,处于高能级的粒子受到光子激励向低能级跃迁,同时发射一个与激励光子完全相同的光子,对于大量粒子的统计平均来说,由受激辐射引起的从向的跃迁速率为:…(2)式中为能级的粒子数密度;为爱因斯坦受激辐射系数;为频率为的单色光场的能量密度。受激吸收。处于低能级的粒子受到能量的光子激励,完全吸收光子能量并跃迁到高能级。同样可以定义受激吸收的跃迁速率为:…(3)式中为爱因斯坦受激吸收系数;为低能级的粒子数密度。经典热力学及量子电动力学都可以证明,在不考虑能级简并度的情况下:…(4)根据玻耳兹曼分布定律,热平衡状态下:…(5)式中为玻耳兹曼常数。