定义：
自发发射通过布居反转介质一次后产生的放大作用，它与真正的激光作用的不同之处在于它不具备相干性。

基本信息
        自发发射通过布居反转介质一次后产生的放大作用，它与真正的激光作用的不同之处在于它不具备相干性。该术语也常用于激光技术中。

特点
        用处于玻色-爱因斯坦凝聚（BEC: Bose-Einstein Condenstate）状态的超冷原子进行放大。光子所具有的1.5吉赫兹的能量刚好和钠（Sodium）原子的两个能级之间的能量差一致。

        为了放大由卡什米尔效应产生的光子（Casimir Photon），首先必须用激光将处于玻色-爱因斯坦凝聚状态的钠原子激发到较高的能级。然后将卡什米尔效应产生的光子打到整个的凝聚体上，这样就可以触发这些处于较高能级的钠原子一起跃迁到较低的能级，两能级之间的能量差转换成为光子，从而辐射出一大堆的光子。这个效应叫做超辐射（Superradiance），已经在实验上被观察到了，研究者们通过计算发现它能够将卡什米尔效应产生的信号放大十亿倍。
 

过程
        超辐射是多个原子在一起时，所产生的一种相干自发辐射。此时，多个原子与共同的辐射场相互作用，构成一个合作的整体。彼此合作的N个原子的辐射相位相同时，由于相干叠加，自发辐射的光强将与N2成正比。

在非相干自发辐射时，由于N个原子辐射的相位彼此毫无联系，自发辐射的光强将只与受激态的原子数N成正比。所以，光强与N2成正比，是超辐射与一般辐射相区别的主要特征。

        超辐射过程属于原子或分子在辐射过程的弛豫时间内，所发生的一系列非线性光学效应。这种情况只有在入射光极强、相干性极好的条件下才能发生。除此以外，这种现象还要求有足够的弛豫时间范围。

在初始时，所有原子都处于激发态，各个原子跃迁电偶极矩在相位上彼此没有关联，所以在第一个光子发射时，与普通的辐射没有任何区别，它的发射时间具有较大的不确定度。

        然而，在第一个原子发射第一个光子之后，各个原子与辐射场相互作用的结果，它们的跃迁电偶极矩的相位产生了关联，这不仅增加了第二个光子的辐射率，减小了发射时间的不确定度，而且在发射方向上也以第一个光子的发射方向做为从优选择。随着发射光子数的增加，相位关联越来越强，辐射率继续增大，发射时间的不确定度随之减小，直到发射高峰出现。此时，总的发射时间不确定度等于各次发射不确定度平方和的根，而其中第一次所占的比例为3/4最大，以后逐次减小。

        由于在高峰时，原子跃迁电偶极矩相位达到了最大关联，辐射强度与N2成正比，这一切表明，超辐射光不是一般的混沌光，而是一种相干光。这种相干光产生的机制与激光的受激辐射不同，它是多个原子自发辐射时，与共同的辐射场相互作用而出现的干涉效应。

Definition: collective emission of an ensemble of atoms or ions after coherent excitation

More general term: luminescence

Superradiance is a phenomenon of collective emission of an ensemble of excited atoms or ions, first considered by Dicke [1]. It is similar to superfluorescence, but it starts with the coherent excitation of the ensemble, usually with an optical pulse. This coherence (i.e. a well-defined phase relationship between the excitation amplitudes of lower and upper electronic states) leads to a macroscopic dipole moment. The maximum intensity of the emitted light scales with the square of the number of atoms, because each atom contributes a certain amount to the emission amplitude, and the intensity is proportional to the square of the amplitude. This demonstrates that the emission of light in a medium is in certain cases not just an intrinsic property of the atoms or molecules of which the medium consists, but rather can be strongly enhanced by a collective behavior of such emitters.

The term superradiance can be understood by considering that it can also lead to very high values of radiance.

As the number of photons rises in a kind of chain reaction, Dicke later (in a patent application) described the phenomenon of superradiance as an optical bomb.

There is the related effect of superabsorption [9], which can be seen as time-reversed superradiance [11].

Bibliography