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阈值泵浦功率
发布:博科斯光电  时间:2023-07-17  浏览:5820
激光器的泵浦阈值功率是指当满足激光器阈值时的泵浦功率。此时,激光谐振器中的损耗等于小信号增益。类似的阈值功率存在于其他光源中,例如拉曼激光器和光学参数振荡器。

图1。光泵浦激光器的输出功率与输入功率的关系。泵浦阈值功率为5W,斜率效率为50%。应该注意的是,由于放大的自发发射的影响,低于泵浦阈值功率的曲线也略微膨胀。
对于光泵浦激光器,阈值泵浦功率可以定义为输入泵浦功率或吸收的泵浦功率。对于应用而言,输入泵功率更受关注。但是,对于判断增益介质的增益效率,吸收的泵浦功率更有用。
当谐振器的腔损耗低并且增益效率高时,可以获得低泵浦阈值功率。高增益效率通常是用具有高σ-τ乘积(发射截面和高级寿命乘积)的小模场面积增益介质获得的。σ-τ乘积受到传输带宽的限制。因此,宽带增益介质往往具有更高的激光阈值。
对于简单的四重激光增益介质,我们可以使用以下公式计算泵浦阈值功率:

其中,Irt是谐振器中的损耗,hvp是泵浦源的光子能量,A是激光晶体中的光束面积,ηp是泵浦效率,τ2是上能级寿命,σem是发射截面的大小。
对于给定的泵浦功率,激光输出功率的优化通常涉及高斜率效率和低激光阈值功率之间的折衷。在大多数情况下,工作状态下的泵功率是泵阈值功率的几倍。最佳泵浦阈值功率的选择是激光器设计的参数之一。
输出功率与激光泵浦功率的关系曲线并不总是如图1所示那样简单。例如,在具有高谐振器损耗的激光器中,通过将高功率下曲线的近似线性外推到曲线下的零来定义阈值泵浦功率。
有一些特殊的激光器,如单原子激光器,它们没有激光阈值,因此被称为无阈值激光器。
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