人口反转的历史事件

物理学家将激光产生的机理追溯到爱因斯坦在1917解释黑体辐射定律时提出的假说，即光的吸收和发射可以经历三个基本过程:受激吸收、受激辐射和自发辐射。众所周知，任何一种光源的发光都与其物质中粒子的运动状态有关。当处于低能级的粒子(原子、分子或离子)吸收适当频率的外界能量(光)并被激发跳跃到相应的高能级(受激吸收)时，它们总是试图跳跃到更低的能级，同时以光子的形式释放多余的能量。如果没有外来光子的作用，光是自发释放的(自发辐射)，此时释放的光就是普通光(如电灯、霓虹灯等。)，其特征是光的频率、方向和节奏不一致。但是，如果外来光子直接从高能级跃迁到低能级时，多余的能量以光子(受激辐射)的形式释放出来，那么释放出来的光子在频率、相位、传播方向上与外来入射光子完全一致，这就意味着外来光得到了加强，这就是所谓的光放大。显然，如果通过受激吸收，高能级的粒子数多于低能级的粒子数(粒子数反过来)，这种光的放大现象会更明显，此时就有可能形成激光。

之后直到1958年，微波领域的两位美国科学家C.H. Towns和A. I. Schawlaw才打破了40年的沉默，发表了著名论文《红外与光学激光》，指出受激辐射主导发光的可能性和必要条件是实现“粒子数反转”。他们的论文立刻让工作在光学领域的科学家们兴奋不已，提出了各种实现粒子数反转的实验方案，从而开辟了一个全新的激光研究领域。同年，苏联科学家巴索夫和普罗霍罗夫发表了论文《关于实现三能级粒子数反转和半导体激光的建议》。

早在1976年，Kononov等人就已经发现，xi离子的高能级和低能级之间的粒子数反转只存在于距离靶面一定距离的空间区域。在1968中，Baco Br等人用非线性松弛方程和一维绝热气流方程联立求解的方法，计算了拉瓦尔喷管中粒子数的反演。1992年，一个研究组首次在钠蒸汽中观测到无粒子数反转的光放大信号，为进一步研究无粒子数反转的光放大又迈出了重要一步。