双光子吸收
双光子吸收是指原子或分子同时吸收两个光子而跃迁到高能阶的现象。在这个情况下，能阶之间的能量差正好等于吸收光子的总能。这一过程需要两个光子与分子同时反应，因此反应几率远小于一般的单光子吸收，它的几率正比于光强度的平方，属于非线性光学的范畴。关于双光子吸收的理论最早可以追溯到格佩特·迈尔1931年的博士论文中的讨论，但由于当时激光尚未发明，无法达到实现双光子吸收所需的光强度。直到1960年代，随着激光的发明，实验上才得以实现双光子吸收。
基本介绍
双光子吸收的发生主要在脉冲激光器所产生的超强激光的焦点处，光路上其他地方的激光强度不足以产生双光子吸收。由于所用光波长较长，能量较低，相应的单光子过程不能发生，因此双光子过程具有良好的空间选择性，对样品伤害较小。
双光子吸收分为两种类型的跃迁：直接跃迁和间接跃迁。直接跃迁是在两个直接能谷之间的跃迁，且由一个带到另一个带的跃迁中，仅垂直跃迁是允许的。取价带顶为能级零点，则每一个Ei的初态对应于某个Ef的终态。在间接带隙半导体中，由于导带最低状态的k值同价带最高能量状态的k值不同，因此价带顶的电子不能直接跃迁到导带底，因为动量不守恒。为了动量守恒，必须以发射或吸收一个或多个声子的形式把动量从晶格中取出或者交给晶格。由于多声子过程比起单声子过程可能性更小，所以主要考虑单声子过程。