Puterea de prag a pompei

Puterea pragului de pompare a laserului se referă la puterea de pompare atunci când pragul laser este satisfăcut. În acest moment, pierderea în rezonatorul laser este egală cu câștigul de semnal mic. Puteri de prag similare există și în alte surse de lumină, cum ar fi laserele Raman și oscilatoarele optice parametrice.

Figura 1. Puterea de ieșire versus puterea de intrare într-un laser pompat optic. Puterea pragului pompei este de 5W, iar randamentul pantei este de 50%. Trebuie remarcat faptul că curba sub pragul puterii pompei este, de asemenea, ușor umflată din cauza efectului emisiei spontane amplificate.

Pentru laserele pompate optic, puterea de prag a pompei poate fi definită fie ca putere de intrare a pompei, fie ca putere absorbită a pompei. Pentru aplicații, puterea de intrare a pompei este mai preocupată. Dar pentru evaluarea eficienței câștigului mediu de câștig, puterea absorbită a pompei este mai utilă.
Puterea de prag scăzută a pompei poate fi obținută atunci când pierderea în cavitatea rezonatorului este scăzută și eficiența câștigului este mare. Eficiența ridicată a câștigului este obținută în mod obișnuit cu medii de câștig cu suprafață de câmp de mod mic cu un produs Ï-Ï ridicat (secțiune transversală de emisie și produs cu durata de viață de nivel superior). Produsul Ï-Ï este limitat de lățimea de bandă de transmisie. Prin urmare, mediile de câștig în bandă largă tind să aibă praguri de laser mai mari.
Pentru un mediu cu câștig laser cvadruplu simplu, putem calcula puterea pragului pompei cu o formulă:

unde Irt este pierderea în rezonator, hvp este energia fotonică a sursei pompei, A este aria fasciculului din cristalul laser, ηp este eficiența pompei, Ï2 este durata de viață a nivelului superior și Ïem este dimensiunea secțiunii transversale de emisie.
Pentru o anumită putere a pompei, optimizarea puterii de ieșire a laserului implică de obicei un compromis între eficiența înaltă a pantei și puterea de prag redusă a laserului. În cele mai multe cazuri, puterea pompei în starea de lucru este de câteva ori puterea pragului pompei. Alegerea puterii optime a pragului pompei este unul dintre parametrii designului laserului.
Curba puterii de ieșire față de puterea pompei laser nu este întotdeauna la fel de simplă ca cea prezentată în figura 1. De exemplu, la laserele cu pierderi mari de rezonator, puterea de prag a pompei este definită prin extrapolarea liniarității aproximative a curbei la putere mare la zero sub curba.
Există lasere speciale, cum ar fi laserele cu un singur atom, care nu au prag de laser și, prin urmare, sunt numite lasere fără prag.