珀塞尔效应

珀塞尔效应（Purcell effect），理学-物理学-凝聚态物理学-半导体物理学-〔基本理论〕，在原子与微腔体系中，原子的自发辐射率会在谐振腔的作用下增强，其自发辐射率大于原子处于自由空间的自发辐射率的效应。1940年，E.M.珀塞尔[注]发现在能量匹配的共振微腔中，原子的自发辐射率会大大增强。随后此效应被推广应用到固态微腔和激子体系中，并可用来表征光与物质的弱耦合作用。在光-物质弱耦合区，处于激发态的原子或激子可通过辐射光子的形式弛豫到基态。其辐射的光子被增益介质再次吸收的可能性很小，该系统是一个耗散系统，其跃迁行为由费米黄金定则决定，所以激发态的占据数呈指数衰减。若加上匹配的谐振腔，光子的终态则是分立态，辐射出来的光子被重新吸收再次辐射的可能性大大增加，所以原子的自发辐射率就会相比于处在自由空间时大大增强。如原子、量子点、量子阱中的激子等与微腔耦合都会发生此效应。珀塞尔因子是用来描述谐振腔中原子自发辐射率比自由空间中原子自发辐射率的增强倍数。它可以表示为：谐振腔中原子自发辐射率除以自由空间中原子自发辐射率。