多光子過程

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1So後,並不立即返回基態3H6，而是躍遷到3P2態,發射一個400nm的光子,然後又從3P2態無輻射地弛豫到3Po態，再從3Po躍遷到3P6，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。這裏舉兩個例子：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4I11/2,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 (4F7/2→4S7/2)給點陣以後,這個Er3+離子躍遷回到基態(4S7/2→4I15/2),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，這裏不一一例舉。