基本介紹
- 中文名：超輻射
- 用於：雷射技術中
- 原理：原子輻射
- 不具備：相干性
基本信息,特點,過程,
基本信息
自發發射通過布居反轉介質一次後產生的放大作用，它與真正的雷射作用的不同之處在於它不具備相干性。該術語也常用於雷射技術中。
特點
用處於玻色-愛因斯坦凝聚（BEC: Bose-Einstein Condenstate）狀態的超冷原子進行放大。光子所具有的1.5吉赫茲的能量剛好和鈉（Sodium）原子的兩個能級之間的能量差一致。
為了放大由卡什米爾效應產生的光子（Casimir Photon），首先必須用雷射將處於玻色-愛因斯坦凝聚狀態的鈉原子激發到較高的能級。然後將卡什米爾效應產生的光子打到整個的凝聚體上，這樣就可以觸發這些處於較高能級的鈉原子一起躍遷到較低的能級，兩能級之間的能量差轉換成為光子，從而輻射出一大堆的光子。這個效應叫做超輻射（Superradiance），已經在實驗上被觀察到了，研究者們通過計算發現它能夠將卡什米爾效應產生的信號放大十億倍。
過程
超輻射是多個原子在一起時，所產生的一種相干自發輻射。此時，多個原子與共同的輻射場相互作用，構成一個合作的整體。彼此合作的N個原子的輻射相位相同時，由於相干疊加，自發輻射的光強將與N2成正比。在非相干自發輻射時，由於N個原子輻射的相位彼此毫無聯繫，自發輻射的光強將只與受激態的原子數N成正比。所以，光強與N2成正比，是超輻射與一般輻射相區別的主要特徵。
超輻射過程屬於原子或分子在輻射過程的弛豫時間內，所發生的一系列非線性光學效應。這種情況只有在入射光極強、相干性極好的條件下才能發生。除此以外，這種現象還要求有足夠的弛豫時間範圍。在初始時，所有原子都處於激發態，各個原子躍遷電偶極矩在相位上彼此沒有關聯，所以在第一個光子發射時，與普通的輻射沒有任何區別，它的發射時間具有較大的不確定度。
然而，在第一個原子發射第一個光子之後，各個原子與輻射場相互作用的結果，它們的躍遷電偶極矩的相位產生了關聯，這不僅增加了第二個光子的輻射率，減小了發射時間的不確定度，而且在發射方向上也以第一個光子的發射方向做為從優選擇。隨著發射光子數的增加，相位關聯越來越強，輻射率繼續增大，發射時間的不確定度隨之減小，直到發射高峰出現。此時，總的發射時間不確定度等於各次發射不確定度平方和的根，而其中第一次所占的比例為3/4最大，以後逐次減小。
由於在高峰時，原子躍遷電偶極矩相位達到了最大關聯，輻射強度與N2成正比，這一切表明，超輻射光不是一般的混沌光，而是一種相干光。這種相干光產生的機制與雷射的受激輻射不同，它是多個原子自發輻射時，與共同的輻射場相互作用而出現的干涉效應。
