Fotoasocjacja (spektroskopia fotoasocjacji) - proces otrzymywania cząsteczek z atomów pod wpływem pola elektromagnetycznego zazwyczaj generowanego laserem, stosowany do otrzymywania zarówno ultrazimnych cząsteczek o temperaturze poniżej 1 μK, jak i cząsteczek w gazie ultragorących atomów o temperaturach rzędu 1000 K.
Istota procesu Fotoasocjacja jest jedną z tzw. pośrednich metod (obok m.in. magnetoasocjacji) otrzymywania gazu ultrazimnych cząsteczek. W przeciwieństwie do metod bezpośrednich, w których startuje się od gazu cząsteczek o większych temperaturach i następnie wykorzystując spowalnianie Starka, sympatyczne chłodzenie lub chłodzenie przez odparowanie dochodzi się do ultraniskich temperatur (podejście jeszcze niezrealizowane eksperymentalnie), w przypadku fotoasocjacji zaczyna się od ochłodzenia gazu atomów do ultraniskich temperatur - procedury dobrze poznanej - a następnie użycia promieniowania laserowego odpowiednio dobranego do przejść elektronowych konkretnego układu. Istotą procesu fotoasocjacji jest bowiem przeniesienie, poprzez oddziaływanie z promieniowaniem elektromagnetycznym (np. lasera, zarówno pracy ciągłej jak i w polu impulsów), układu dwu atomów będących w stanie niezwiązanym, do stanu związanego.