拉曼激光器

拉曼激光器（英語：Raman laser），激光器的一種，經由拉曼效應產生。拉曼激光跟一般激光最大的不同，是拉曼激光沒有居量反轉現象。結合拉曼光譜學，它可以顯示出它所照射區域的分子性質，被認為有可能取代傳統的X光檢查。 ^[1] 

當光線照射一個物體時，它會造成在此物體內部的原子同步震動。碰撞到這個物體的光子中，有部分光子會取得或是喪失能量，造成不同波長的光出現。將這個不同波長的光，導入一個特定裝置，經過反射及碰撞，增強它的能量，就可以產生出一個同步的激光光束，這就是拉曼激光。 ^[1] 

2002年，UCLA研究人員利用硅芯片產生的硅光(Silicon Photonics)成功激發出拉曼激光，2004年，他們發表了第一個硅激光（silicon laser）技術。2005年二月，英特爾的研究人員展示了第二代的硅激光技術，稱為連續光波硅電射（continuous wave silicon laser,CW laser），它將外部光源導入特定的硅芯片後，可以產生穩定的激光光束。因為晶體結構的組成方式，硅原子在被光子撞擊時，會持續震動，因此，在硅芯片中產生的拉曼效應，是玻璃的一萬倍。 ^[1] 

拉曼光譜學是用來研究晶格及分子的振動模式、旋轉模式和在一系統裏的其他低頻模式的一種分光技術。拉曼散射為一非彈性散射，通常用來做激發的激光範圍為可見光、近紅外光或者在近紫外光範圍附近。激光與系統聲子做相互作用，導致最後光子能量增加或減少，而由這些能量的變化可得知聲子模式。這和紅外光吸收光譜的基本原理相似，但兩者所得到的數據結果是互補的。

通常，一個樣品被一束激光照射，照射光點被透鏡所聚焦且通過分光儀分光。波長靠近激光的波長時為彈性瑞利散射。

自發性的拉曼散射是非常微弱的，並且很難去分開強度相對於拉曼散射高的瑞利散射，使得得到的結果是光譜微弱，導致測定困難。歷史上，拉曼分光儀利用多個光柵去達到高度的分光，去除激光，而可得到能量的微小差異。過去，光電倍增管被選擇為拉曼散射訊號的偵測計，其需要很久的時間才能得到結果。而現今的技術，帶阻濾波器(notch filters) 可有效地去除激光且光譜儀或傅里葉變換光譜儀和電荷耦合元件(CCD) 偵測計的進步，在科學研究中，利用拉曼光譜研究材料特性越來越廣泛。

有很多種的拉曼光譜分析，例如表面增強拉曼效應、針尖增強拉曼效應、偏極拉曼光譜等。 ^[2] 

居量反轉（英語：Population inversion），又譯為羣數反轉、密數反轉、粒子數反轉、反轉分佈，為一個物理學名詞，在統計力學中經常被使用。居量反轉即在一個系統（例如一羣原子或分子）中，處在激發狀態的成員數量比起處於較低能級狀態的成員更多。讓標準激光進入能夠運作的狀態的過程中，產生居量反轉是一個必要的步驟，因此在激光科學中，居量反轉是很重要的研究主題之一。值得注意的是居量反轉不可能是熱平衡的穩態解，如二能級系統中，温度極高或外場極大時的平衡態也只允許激發態與基態粒子數目相等。 ^[3]