【摘要】：处在高能级上的电子自发从高能级E2向低能级E1跃迁，并辐射出一个能量为hν=的光子。此外，自发辐射场的传播方向和偏振方向也是无规则分布的。自发辐射过程和光子特性示意图如图2.1所示。处于较低能级E1的电子在受到外界的激发吸收了能量时，跃迁到与此能量相对应的较高能级E2上去。当频率为ν=/h的外来光子入射时，位于高能级E2上的电子跃迁到低能级E1上，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振状态和传播方向都相同的光子。
根据量子力学，半导体材料吸收和发射光子有三种方式[4-7]：
1）自发辐射。处在高能级上的电子自发从高能级E2向低能级E1跃迁，并辐射出一个能量为hν=（E2-E1）的光子。自发辐射的特点是：自发辐射场的相位是无规则分布的，因而是不相干的。此外，自发辐射场的传播方向和偏振方向也是无规则分布的。自发辐射过程和光子特性示意图如图2.1所示。
图2.1 自发辐射过程和光子特性示意图
a）自发辐射过程示意图 b）自发辐射光子特性
2）受激吸收。处于较低能级E1的电子在受到外界的激发吸收了（E2-E1）能量时，跃迁到与此能量相对应的较高能级E2上去。例如半导体材料在光照条件下，电子从价带被激发到导带，形成电子-空穴对，即产生光生载流子。受激吸收过程示意图如图2.2所示。
3）受激辐射。当频率为ν=（E2-E1）/h的外来光子入射时，位于高能级E2上的电子跃迁到低能级E1上，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振状态和传播方向都相同的光子。受激辐射的特点：受激辐射光子与外来入射（激励）光子属于同一量子态，即受激辐射场与入射辐射场具有相同的频率、相位和偏振。受激辐射过程和光子特性示意图如图2.3所示。(www.xing528.com)
图2.2 受激吸收过程示意图
图2.3 受激辐射过程和光子特性示意图
a）受激辐射过程示意图 b）受激辐射光子特性
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