泵浦阈值功率

来自实验帮百科
跳转至: 导航搜索

泵浦阈值功率(threshold pump power)

定义:达到激光振荡阈值时的泵浦功率

激光器的泵浦阈值功率指的是当激光阈值满足时的泵浦功率。在这个时候,激光谐振腔内的损耗等于小信号增益。在其它的光源,如拉曼激光器光学参量振荡器中也存在着类似的阈值功率。

Bpf01.png

图1 光泵浦激光器中的输出与输入功率的关系曲线。泵浦阈值功率为5W,斜率效率为50%。 需要注意的是,由于放大的自发辐射的影响,低于泵浦阈值功率的曲线也会略鼓起。

对于光泵浦激光器,阈值泵浦功率的定义可以是输入的泵浦功率也可以是被吸收的泵浦功率。对于应用来说,更关心输入的泵浦功率。但是对于判断增益介质的增益效率,被吸收的泵浦功率则更为有用。

当谐振腔的腔内损耗较低且增益效率高时才能得到低的泵浦阈值功率。高增益效率通常利用具有高σ-τ乘积(发射截面和上能级寿命乘积)的小模场面积的增益介质获得。σ-τ乘积则受到发射带宽的限制。因此,宽带增益介质趋向于具有更高的激光阈值。

对于一个简单的四级激光增益介质,我们可以用一个公式来计算泵浦阈值功率:

Bpf02.png

其中,Irt是谐振腔内的损耗,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是发射截面大小。

对于给定的泵激功率,激光输出功率的优化通常涉及到高斜率效率和低激光阈值功率的折衷。在大多数的情况下,工作状态下的泵浦功率是泵浦阈值功率的数倍。最佳泵浦阈值功率的选择是激光器设计的参数之一。

输出功率对激光泵功率曲线并不总像图1所示的那么简单。例如,在具有高谐振腔损耗的激光器,阈值泵浦功率是通过通过外推高功率下曲线的近似线性曲线下零来定义。

有一些特殊的激光器,如:单原子激光器,它们没有激光阈值,并因此被称为无阈值激光器



参阅:激光阈值泵浦参数激光器无阈值激光器光学参量振荡器光学参量发生器