多光子過程

多光子過程是光和物質相互作用時，入射光子引出幾個出射光子或者幾個入射光子引出一個出射光子的過程。在發光過程中，通常都是單光子的過程。

多光子過程

正文

光子-模型圖

一個光子被吸收，就有一個電子從低能級躍遷到高能級；經過一系列過程，又以一個光子的形式發射出來。由於存在無輻射過程，激發光子不能百分之百地轉換成發光光子，因此單光子過程的量子效率一般小於100％。
多光子過程則不同。例如 Pr3+ 離子被激發到高能態1 So後,並不立即返回基態3 H6，而是躍遷到3 P2態,發射一個400nm的光子,然後又從3 P2態無輻射地弛豫到3 Po態，再從3 Po躍遷到3 P6，發射出607nm的另一個光子。這樣一個激發光子變成兩個發光光子,量子效率就大於1(圖1)。另外也有兩個激發光子變成一個發光光子的例子，這就是“上轉換”發光──用紅外線激發，得到可見光。這裡舉兩個例子：①在NaYF4:Er，Yb這類材料中。一個Yb3+ 離子吸收了紅外線的能量,傳給Er3+ 離子,使它被激發到中間態4 I11/2,另一個Yb3+ 離子又將所吸收的同樣大小的能量傳給這個處於激發態的Er3+ 離子,使它激發到更高的能級。在損失一小部分能量 (4 F7/2→4 S7/2)給點陣以後,這個Er3+ 離子躍遷回到基態(4 S7/2→4 I15/2),發出綠光或紅光(圖2)。②在YbPO4中只有一個吸收紅外線的能級,但卻能發出藍綠光（497nm），雖然並沒有與497nm相應的真實能級。這是由於兩個受激發的Yb3+ 離子“合作”,把所吸收的能量疊加在一起而發出可見光（圖3）。除去這類“合作發光”過程之外，還有“組合激發”或“組合發光”,也是多光子的過程。例如中心A由激發態回到基態，中心B則由基態躍遷到激發態。B所需的能量由A的躍遷釋出能量的一部分供給,剩下的“差額”仍由A以光子形式發射出來（圖4）。多光子過程還有很多其他情況，這裡不一一例舉。

多光子過程

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