超輻射(superradiance)定義

定義：
自發(fā)發(fā)射通過布居反轉(zhuǎn)介質(zhì)一次后產(chǎn)生的放大作用，它與真正的激光作用的不同之處在于它不具備相干性。

基本信息
        自發(fā)發(fā)射通過布居反轉(zhuǎn)介質(zhì)一次后產(chǎn)生的放大作用，它與真正的激光作用的不同之處在于它不具備相干性。該術(shù)語也常用于激光技術(shù)中。
特點(diǎn)

        用處于玻色-愛因斯坦凝聚（BEC: Bose-Einstein Condenstate）狀態(tài)的超冷原子進(jìn)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(gè)能級(jí)之間的能量差一致。
        為了放大由卡什米爾效應(yīng)產(chǎn)生的光子（Casimir Photon），首先必須用激光將處于玻色-愛因斯坦凝聚狀態(tài)的鈉原子激發(fā)到較高的能級(jí)。然后將卡什米爾效應(yīng)產(chǎn)生的光子打到整個(gè)的凝聚體上，
這樣就可以觸發(fā)這些處于較高能級(jí)的鈉原子一起躍遷到較低的能級(jí)，兩能級(jí)之間的能量差轉(zhuǎn)換成為光子，從而輻射出一大堆的光子。這個(gè)效應(yīng)叫做超輻射（Superradiance），已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)上被觀察到了，研究者們通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)它能夠?qū)⒖ㄊ裁谞栃?yīng)產(chǎn)生的信號(hào)放大十億倍。
過程

        超輻射是多個(gè)原子在一起時(shí)，所產(chǎn)生的一種相干自發(fā)輻射。此時(shí)，多個(gè)原子與共同的輻射場(chǎng)相互作用，構(gòu)成一個(gè)合作的整體。彼此合作的N個(gè)原子的輻射相位相同時(shí)，由于相干疊加，自發(fā)輻射的光強(qiáng)將與N2成正比。
在非相干自發(fā)輻射時(shí)，由于N個(gè)原子輻射的相位彼此毫無聯(lián)系，自發(fā)輻射的光強(qiáng)將只與受激態(tài)的原子數(shù)N成正比。所以，光強(qiáng)與N2成正比，是超輻射與一般輻射相區(qū)別的主要特征。
        超輻射過程屬于原子或分子在輻射過程的弛豫時(shí)間內(nèi)，所發(fā)生的一系列非線性光學(xué)效應(yīng)。這種情況只有在入射光強(qiáng)、相干性好的條件下才能發(fā)生。除此以外，這種現(xiàn)象還要求有足夠的弛豫時(shí)間范圍。
在初始時(shí)，所有原子都處于激發(fā)態(tài)，各個(gè)原子躍遷電偶極矩在相位上彼此沒有關(guān)聯(lián)，所以在第一個(gè)光子發(fā)射時(shí)，與普通的輻射沒有任何區(qū)別，它的發(fā)射時(shí)間具有較大的不確定度。
        然而，在第一個(gè)原子發(fā)射第一個(gè)光子之后，各個(gè)原子與輻射場(chǎng)相互作用的結(jié)果，它們的躍遷電偶極矩的相位產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)，這不僅增加了第二個(gè)光子的輻射率，減小了發(fā)射時(shí)間的不確定度，
而且在發(fā)射方向上也以第一個(gè)光子的發(fā)射方向做為從優(yōu)選擇。隨著發(fā)射光子數(shù)的增加，相位關(guān)聯(lián)越來越強(qiáng)，輻射率繼續(xù)增大，發(fā)射時(shí)間的不確定度隨之減小，直到發(fā)射高峰出現(xiàn)。此時(shí)，總的發(fā)射時(shí)間不確定度等于各次發(fā)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，以后逐次減小。
        由于在高峰時(shí)，原子躍遷電偶極矩相位達(dá)到了最大關(guān)聯(lián)，輻射強(qiáng)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(chǎn)生的機(jī)制與激光的受激輻射不同，它是多個(gè)原子自發(fā)輻射時(shí)，與共同的輻射場(chǎng)相互作用而出現(xiàn)的干涉效應(yīng)。