稳定状态的原子在吸收外界能量后成为高能级（激发态）原子，而激发态原子中位于高能级的电子是不稳定的，如果能级系统中存在着可以接纳此电子的较低能级，即使没有外界的作用，此不稳定的电子都有以一定的概率自发向低能级跃迁的倾向，同时辐射出一定频率的光子。在自激辐射过程中，各个原子的自发跃迁是相互独立的，不同原子自激辐射所发出的光子在频率、相位、偏振方向及传播方向都是任意的、不同的，但都满足能量守恒定律：，式中表示普朗克常数；表示自激辐射发出的光子频率；表示基态（低能级）原子的能量；表示激发态（高能级）原子的能量。

长期以来，自发跃迁辐射被认为是物质固有的性质，不能人为调控。20世纪80年代之后，随着光子晶体概念的提出，人们才改变了观点。据费米黄金定则，自发辐射概率与光子态密度成正比。因此，自发辐射不是物质的固有性质，而是物质与场相互作用的结果，其速率取决于周围所处的环境。当激发态原子与光子晶体等其他物体距离很近时，近场效应开始显现，态密度发生改变，从而极大地改变自发辐射速率。21世纪以来，研究人员已从理论和实验证实，当激发态原子位于金属的近场区域时，如果原子辐射频率与金属表面等离子极化激元谐振频率接近时，表面极化激元的共振效应会显著增强自发辐射速率，而如果远离谐振频率，增强效果会减弱。