粒子数反转是指

粒子数反转是激光产生的基本条件，指在特定能级系统中，高能级粒子数量超过低能级粒子数量的非平衡状态。正常情况下，粒子会自发从高能级跃迁到低能级，形成稳定的分布。但在激光介质中，通过外部能量泵浦，可使电子被激发到高能级，当高能级粒子积累到一定程度，就能实现粒子数反转。这种状态打破了热平衡下的玻尔兹曼分布，为受激辐射放大创造了条件。常见的实现方式包括气体放电、光泵浦和电子碰撞等。

粒子数反转的维持需要精确控制泵浦速率和粒子寿命。红宝石激光器中，铬离子被激发到能级2后，迅速跃迁到亚稳态能级1，形成积累。氦氖激光器则利用氦原子与氖原子的能量转移，使氖原子特定能级上粒子数增加。半导体激光器通过电流注入，在PN结附近实现电子和空穴的分布反转。这些不同介质中的粒子数反转机制各具特点，共同构成了激光技术的基础。