定义
上激光水平的群体寿命。
在激光增益介质中，放大与激发态的数量有关，从激发态可以发生受激发射。 即使没有受激发射，由于自发发射和可能由于额外的淬灭效应，这种上层种群的寿命也是有限的。 通常，假设没有泵送和刺激发射，上州人口在一定的衰减时间（上州寿命）内呈指数衰减。 更准确地说，衰减时间是该种群衰减到初始值的 1/e （≈ 37%） 的时间。
自发发射导致荧光，其寿命（荧光寿命）当然与上状态寿命相同。
理想情况下，上州人口的衰变仅由不可避免的自发排放引起。 在这些条件下，逆寿命（当时称为辐射寿命）为
这表明，对于大激光横截面和大增益带宽，衰减很快。
如果存在额外的辐射或非辐射跃迁到其他低洼能级，衰减率会提高。 特别是，可能存在淬灭过程，例如杂质或晶体缺陷的去激发，或不同激光离子之间的能量转移。 因此，上州人口的衰落不一定是指数性质的；经常观察到非指数衰减（特别是对于泵浦脉冲足够短的测量）。 例如，一些淬火过程会导致快速衰变，只要上层人口高，但后期影响不大。
对于某些增益介质，如铬:橄榄石和铬:YAG，其上态寿命对温度有很强的依赖性。原因可能是声子辅助的非辐射弛豫，它在较高的温度下变得更强。
有效的上状态寿命可以在激光条件下定义，其中包括受激发射的影响。 对于四电平激光介质，有效上层寿命会降低，例如，当激光泵浦比阈值泵浦功率高两倍时，有效上层寿命会降低 2 倍。
请注意，较低的激光水平也可以具有有限的寿命，即所谓的低状态寿命。
对于半导体器件（半导体光放大器和激光器），上态寿命通常称为载流子寿命。
典型值
不同种类的激光增益介质的上状态寿命差异很大：
- 假设存在偶极子允许的跃迁，原子或离子的激发能级通常具有纳秒量级的寿命。
- 直接带隙半导体（用于半导体激光器）导带中载流子的寿命通常也为几纳秒。
- 稀土掺杂的激光增益介质通常在弱允许的跃迁下工作，导致在几微秒（例如钛蓝宝石）和 8-10 毫秒（例如掺铒光纤放大器）≈更长的寿命。 它们的上激光水平称为亚稳态。
请注意，不同增益介质的阈值功率变化远小于上态寿命，因为较长的上态寿命意味着低发射截面，阈值功率取决于σ−τ乘积（见下文）。
对激光器的重要性
激光增益介质中较长的上状态寿命意味着可以用相对较低的泵浦功率保持显著的群体反转。 激光器的增益效率和阈值泵浦功率也取决于发射横截面（其他因素除外）；阈值泵浦功率与上态寿命和发射截面的乘积（称为σ−τ乘积）成反比，至少对于四能级激光器是这样。
上状态寿命也会影响激光动力学，例如弛豫振荡和尖峰趋势。
对于连续泵浦Q开关激光器来说，较长的上态寿命是理想的，因为它可以存储大量能量。
上状态寿命的测量
例如，可以通过用短激光脉冲填充上激光水平仪并监测荧光衰减来测量上层激光寿命。 或者，可以将光学斩波器（通常带有旋转盘）与连续波激光束结合使用，但切换速度要慢得多；对于毫秒或数百微秒量级的生存期来说，它可能仍然足够。
请注意，在高掺杂介质中，通过重吸收荧光可以增加测量的上态寿命，特别是如果介质表面全内反射引起的辐射捕获增强了这种效应[1，2]。 通过使用浸入具有相当折射率的液体中的物质的轻微掺杂粉末，或者通过使用针孔（针孔法）主要记录样品某些边缘的荧光，可以抑制重吸收效应。
请注意，在重吸收显著的情况下，荧光衰减变为非指数。 如上所述，非指数衰减也可能由各种其他条件引起。
