關於術語「光泵激」（optical pumping）
在[5]中指出，1940年代後期，法國物理學家阿爾弗雷德·卡斯特勒（Alfred Kastler）在研究原子與光的作用過程時，注意到原子與光的作用同水泵抽水十分相像：水被水泵抽到高處，在高處的水可通過一定的渠道流向較低的需水的地方；原子吸收光子從低能級躍遷到高能級，在高能級的原子可通過自發發射和受激發射躍遷到各個較低的能態，躍遷過程服從一定的規律。在原子與光的作用過程中光的作用就像抽水過程中水泵的作用一樣。這樣如果我們讓很多原子吸收特殊的(特定頻率，特定偏振狀態的)光子，再經過服從躍遷定則的發射，不就可以使這些原子聚集於某個特殊狀態嗎?經過這樣的類比，卡斯特勒在1950年提出， 讓大量在基態各子能級均勻分布的原子吸收特定偏振狀態的共振光躍遷到激發態，然後按照躍遷規律通過自發和受激輻射向基態各子能級躍遷，從而使原來處於熱平衡分布的原子體系達到非熱平衡分布，將光子的角動量傳遞給原子體系，實現原子體系的宏觀極化。這便是「光泵激」的基本思想。
關於optical pumping術語的翻譯說明
pumping有多個翻譯：泵浦、抽運、泵，泵激。在反覆比較術語後，個人認為泵激更為準確，下面分別來闡述理由。
在GB/T15313-2018雷射術語[4]中，被翻譯為泵浦，這裡應當是音譯，那麼optical pumping的翻譯就是光泵浦，但泵浦兩個字對非雷射專業人員很難理解這是什麼意思。
文獻[5][6]將pumping翻譯為抽運，意思應當就是抽取運輸的意思，但這個與optical pumping實際表示將能量供給粒子，激發粒子使其由低能態躍遷到高能態的過程不符。
還有的直接翻譯為泵，但這裡pumping應當是個動名詞。
[7]中提到規範用語是光泵浦和光抽運。
個人覺得「泵激」一詞更為準確，首先這個詞是個動名詞，其次含有「泵」字，「激」字體現出是像泵一樣，激發粒子使其由低能態躍遷到高能態的過程。
因此下文統一使用術語「光泵激」。
關於術語「赫茲共振」（Hertzian resonances）
在[6]中提出：大家知道，光譜學的研究提供了大量有關原子分子結構的數據，但受到儀器解析度和譜線寬度的限制，對研究原子的細微結構和變化遇到了困難。到了1940年代，射頻和微波波譜技術迅速發展，由於射頻和微波光子的能量比光頻光子的能量小得多，因而可直接觀測原子精細和超精細塞曼子能級間的共振躍遷。卡斯特勒把頻率比可見光低至少一千倍的微波或無線電波稱為赫茲波，相應地把微波或射頻共振稱為赫茲共振。
下面介紹卡斯特勒教授和他的成就。
羅馬尼亞(2016)-紀念封
阿爾弗雷德·卡斯特勒（AlfredKastler，1902年5月3日－1984年1月7日），法國物理學家，因為「發現和發展光學方法研究原子中的赫茲共振」而獲得1966年諾貝爾物理學獎。
Prize motivation: "for the discovery and development of optical methods for studying Hertzian resonances in atoms."
諾貝爾獎官網[1]中介紹卡斯特勒獲獎成就：
根據量子物理原理，在原子和分子中的電子有固定能級。當電子在不同能級之間變遷時，特定頻率的光可以被發射或被吸收。阿爾弗雷德·卡斯特勒在1950年提出，在光或其他電磁輻射的幫助下，電子可以被泵激（pumped up）到更高能級，然後回落到低能級。這使得精確確定能級成為可能，也成為雷射發展的重要基礎。
Electrons in atoms and molecules have fixedenergy levels, according to the principles of quantum physics. When there aretransitions among different energy levels, light with certain frequencies isemitted or absorbed. In 1950 Alfred Kastler presented the idea that electrons,with the help of light or other electromagnetic radiation, can be pumped up tofixed higher energy levels and then fall back to fixed lower levels. This madeprecise determination of energy levels possible and also was of fundamentalimportance for development of the laser.
下面是諾貝獎頒獎詞[2]的翻譯稿。
在1930之後不久，Alfred Kastler 開始了他的科學生涯，他把注意力集中在光散射（light scattering）相關的問題上。他使用新穎的方法來分析這一現象，當時的研究是將特定原子發射出的光注入到含有相同原子的腔室（chamber）中。被照射的原子（illuminated atoms）被光激發到一個更高的能級（higher energy level）。當這種共振效應出現時，激發態原子返回基態（ground state）時，就會發出強烈的螢光（strong fluorescence）。
這一現象早些時候得到了密切關注，尤其是在發現通過在燈和共振腔（resonance chamber）之間放置一個偏光器（polarizer），螢光（fluorescence）被強烈偏振之後。另一個觀察結果是，這種偏振在相當程度上被認為是被照亮的原子受到磁場的影響。
Kastler對我們理解這些現象做出了重要貢獻。他研究了原子的空間定位和輻射偏振之間的關係（between the spatial orientation of the atoms and the polarization oftheir radiation），從而為今天獲得諾貝爾物理學獎的工作奠定了基礎。
這項工作的起點是研究赫茲共振（Hertzian resonances）。當原子與無線電波或微波相互作用時（atoms interact with radio waves or microwaves）就會出現，即電磁輻射的頻率要比可見光的頻率低至少一千倍（electromagneticradiation having a frequency at least a thousand times lower than visible light）。因此這些無線電波或微波很合適於研究光譜中的細節（finedetails in spectra），雖然可以通過光譜觀測到（observable by optical spectroscopy），但這種方法不能測量出令人滿意的精度。1938年Rabi（拉比）遵循Gorter（哥特）的建議，首次將赫茲共振用於這一目的，並取得了成功。Rabi能夠高精度地測量出，光的能級被分裂成若干個子能級的現象，這種現象是在磁場存在時，由原子在空間中的方向（orientation of the atoms in space）所引起的。這個超精細結構（hyperfine structure）是另外一種小的細分（small subdivisions）， 與磁核的磁矩和電矩（the magnetic and electricmoments of magnetic nuclei）有關。在這個精確測量基礎上，Rabi可以精確地計算出核力矩（nuclear moments）。
Kastler在他的學生，後來是親密同事Jean Brossel的幫助下，第一個提出了用光學方法來研究赫茲共振，指出了用具有共振頻率的偏振光，有可能從激發狀態激發出有選擇性的磁子能級（magnetic sublevels）。如果使用一個高頻振蕩磁場，適當地選擇高頻振蕩磁場與施加恆定磁場的比值，就可以產生赫茲共振。赫茲共振傾向於將磁的子能級均等化，因此影響到觀測的螢光（fluorescence）偏振。在實踐中，上述過程中的共振腔（resonance chamber）被一個攜帶無線波或微波頻率電流的線圈包圍。
幾年後，Brossel與美國物理學家Bitter合作進行了這項實驗。為了將赫茲共振的應用擴展到激發狀態（excited states），Bitter還建議將光學共振和赫茲共振結合起來，但他沒有提出實現這一目標的方法。他稱Brossel-Kastler方法為雙光共振（double optical resonance）。
對與共振輻射的散射相關的原子過程的新的深入分析，使Kastler在1950建議使用光泵激（optical pumping）方法。這個方法是用共振輻射來照射原子（the atoms are illuminated with resonance radiation），這通常是一個圓形極化（circularly polarized）。根據Kastler的理論，如果在適當的條件下實施試驗，回落到基態（ground state）的原子會集中在某些子能級，並在空間中有最佳方位（preferential orientations in space）。使用這種方法可以同時確定原子與原子核的方位。這項實驗實際是在兩年以後由Brossel, Kastler和Winter完成的。
雙共振（Double resonance）與光泵激（optical pumping） 可以對赫茲共振進行非常靈敏的探測，因為這種共振很容易引起可觀測到的光學效應。因此，與ESR or NMR光譜的原理不同，這些方法可以應用於密度非常低的材料。這些方法是由Kastler 和同事Brossel ，以及一大批年輕而富有才華的研究人員系統性地研究出來的，產生了非同尋常的、豐富的各種可能的應用。
作為Kastler實驗室通過雙共振研究激發態現象的一個重要例子，我應當提到隨著共振腔中氣壓的增加而使光譜線變窄。
光泵激的試驗最初是用原子束來做的。這導致一個振蕩磁場中幾個量子和原子同時相互作用的廣泛試驗和理論研究。當對共振腔中氣流進行試驗的嘗試被證明成功的時候，泵激方法得到了重要改進。對原子在泵激後重新釋放回到無序狀態也做了一些非常有趣的研究，為原子內部碰撞，原子和容器壁（the walls of the container）之間碰撞機制提供了一些信息。
在過去幾年中，還是在Kastler的實驗室中，Cohen-Tannoudji進行了極其重要的研究，研究泵激原子與電磁場的相互作用引起的能級加寬和位移（broadening and displacement of energy levels in pumped atoms）。
大量的核力矩（nuclear moments）已經得到了高精度的測定。Kastler關於光泵激的思想在雷射發展中起了重要作用。光泵激使得建造的磁力儀（magnetometers）和原子鐘很容易使用並且非常靈敏。
Alfred Kastler教授，您的發現，部分是與您以前的學生Jean Brossel合作的結果，為法國傳統的光學研究蓋上了一個印記。您的方法已經得到了完善，並已被您自己和被您實驗室的卓越聲譽所吸引的傑出青年科學家團隊成功地應用於大量的基本問題。您一貫以典型的慷慨和個人謙虛來承認您同事的研究成果。
Kastler教授，我請求您，從國王陛下手中接過諾貝爾物理學獎。
來自Nobel Lectures, Physics 1963-1970, Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1972
參考文獻
[1] 諾貝爾獎官網https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1966/kastler/facts/
[2] https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1966/ceremony-speech/
[3] Alfred Kastler, Optical methods for studying Hertzian resonances, Nobel Lecturte, December 12 1966, https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/kastler-lecture.pdf
[4] GB/T 15313-2008, 中華人民共和國國家標準 雷射術語 terminology for laser, 2008-04-10發布。
[5] 楊德林, 雷射光抽運技術應用, 物理, 1991年第10期。
[6] 林木欣, 卡斯特勒和光磁共振, 物理實驗, 1985年12月第5卷第6期。
[7] 術語在線, https://www.termonline.cn/