雙光子吸收

雙光子吸收是指通常電子要從低能級躍遷到高能級去必須吸收一份相當於這二個能級之差的能量。如果這份能量由光輻射來提供，只有在光子的能量為二個能級之差時才會被原子所吸收。但是在高功率的光束下，雖然一個光子的能量還達不到二個能級之差，但電子可以同時吸收二個光子達到一定的能量而完成一次躍遷,這就是雙光子吸收。

雙光子吸收的發生主要在脈衝雷射器所產生的超強雷射的焦點處，光路上其他地方的雷射強度不足以產生雙光子吸收，而由於所用光波長較長，能量較低，相應的單光子過程不能發生，因此，雙光子過程具有良好的空間選擇性，對樣品傷害較小。

雙光子吸收分兩種類型的躍遷： 僅涉及一個（或多個）光子的躍遷，稱直接躍遷；包含聲子的躍遷，稱為間接躍遷。直接躍遷是在兩個直接能谷之間的躍遷，且由一個帶到另一個帶的躍遷中，僅垂直躍遷是允許的。 取價帶頂為能級零點，則每一個Ei的初態對應於某個Ef的終態。在間接帶隙半導體中，由於導帶最低狀態的k值同價帶最高能量狀態的k值不同，因此價帶頂的電子不能直接躍遷到導帶底，因為動量不守恆。為了動量守恆，必須以發射或吸收一個或多個聲子的形式把動量從晶格中取出或者交給晶格，由於多聲子過程比起單聲子過程可能性更小，所以主要考慮單聲子過程。