Прагова мощност на помпата

Праговата мощност на изпомпване на лазера се отнася до мощността на изпомпване, когато прагът на лазера е удовлетворен. По това време загубата в лазерния резонатор е равна на усилването на слабия сигнал. Подобни прагови мощности съществуват в други източници на светлина, като Раманови лазери и оптични параметрични осцилатори.

Фигура 1. Изходна спрямо входна мощност в лазер с оптично изпомпване. Праговата мощност на помпата е 5 W, а ефективността на наклона е 50%. Трябва да се отбележи, че кривата под праговата мощност на помпата също е леко издута поради ефекта на усиленото спонтанно излъчване.

За лазери с оптично изпомпване праговата мощност на изпомпване може да се определи или като входна мощност на изпомпване, или като абсорбирана мощност на изпомпване. За приложения, входната мощност на помпата е по-важна. Но за преценка на ефективността на усилване на усилващата среда, абсорбираната мощност на помпата е по-полезна.
Ниската прагова мощност на помпата може да се получи, когато загубата в кухината на резонатора е ниска и коефициентът на усилване е висок. Висока ефективност на усилване обикновено се постига с среда за усилване на областта на полето с малък режим с висок Ï-Ï продукт (емисионно напречно сечение и продукт за живота на горното ниво). Продуктът Ï-Ï е ограничен от честотната лента на предаване. Следователно медиите с широколентово усилване са склонни да имат по-високи прагове на излъчване.
За обикновена среда с четворно лазерно усилване можем да изчислим праговата мощност на помпата с формула:

където Irt е загубата в резонатора, hvp е фотонната енергия на източника на помпата, A е площта на лъча в лазерния кристал, ηp е ефективността на помпата, Ï2 е животът на горното ниво и Ïem е размерът на напречното сечение на емисиите.
За дадена мощност на помпата, оптимизирането на изходната мощност на лазера обикновено включва компромис между висока ефективност на наклона и ниска лазерна прагова мощност. В повечето случаи мощността на помпата в работно състояние е няколко пъти над праговата мощност на помпата. Изборът на оптималната прагова мощност на помпата е един от параметрите на лазерния дизайн.
Кривата на изходната мощност спрямо мощността на лазерната помпа не винаги е толкова проста, колкото е показано на фигура 1. Например, в лазери с големи загуби в резонатора, праговата мощност на помпата се определя чрез екстраполиране на приблизителната линейност на кривата при висока мощност до нула под кривата.
Има специални лазери, като едноатомни лазери, които нямат праг на генерация и затова се наричат ​​безпрагови лазери.