역치 펌프 전력

레이저의 펌핑 임계값 파워는 레이저 임계값이 만족될 때의 펌핑 파워를 의미합니다. 이때 레이저 공진기의 손실은 소신호 이득과 같다. 라만 레이저 및 광학 파라메트릭 발진기와 같은 다른 광원에도 유사한 임계값 전력이 존재합니다.

그림 1. 광학 펌핑 레이저의 출력 대 입력 전력. 펌프 임계 전력은 5W이고 기울기 효율은 50%입니다. 증폭된 자발 방출의 효과로 인해 펌프 임계 전력 아래의 곡선도 약간 부풀어 오른다는 점에 유의해야 합니다.

광학 펌핑 레이저의 경우 임계 펌프 전력은 입력 펌프 전력 또는 흡수된 펌프 전력으로 정의할 수 있습니다. 애플리케이션의 경우 입력 펌프 전력이 더 중요합니다. 그러나 이득 매질의 이득 효율을 판단하기 위해서는 흡수된 펌프 전력이 더 유용합니다.
공진기의 공동 손실이 낮고 이득 효율이 높을 때 낮은 펌프 임계값 전력을 얻을 수 있습니다. 높은 이득 효율은 일반적으로 높은 Ï-Ï 제품(방출 단면적 및 상위 레벨 수명 제품)을 갖는 소형 모드 필드 영역 이득 매체로 얻을 수 있습니다. Ï-Ï 곱은 전송 대역폭에 의해 제한됩니다. 따라서 광대역 이득 매체는 레이징 임계값이 더 높은 경향이 있습니다.
간단한 4배 레이저 이득 매질의 경우 다음 공식을 사용하여 펌프 임계 전력을 계산할 수 있습니다.

여기서 Irt는 공진기의 손실, hvp는 펌프 소스의 광자 에너지, A는 레이저 결정의 빔 영역, Δp는 펌프 효율, Ï2는 상위 수명, Ïem 방출 단면적의 크기입니다.
주어진 펌프 전력에 대해 레이저 출력 전력의 최적화에는 일반적으로 높은 슬로프 효율과 낮은 레이저 임계값 전력 간의 절충이 포함됩니다. 대부분의 경우 작동 상태의 펌프 전력은 펌프 임계 전력의 몇 배입니다. 최적의 펌프 임계값 전력의 선택은 레이저 설계의 매개변수 중 하나입니다.
출력 전력 대 레이저 펌프 전력 곡선은 그림 1에 표시된 것처럼 항상 단순하지는 않습니다. 예를 들어 공진기 손실이 높은 레이저에서 임계 펌프 전력은 높은 전력에서 곡선의 대략적인 선형성을 0 미만으로 외삽하여 정의됩니다. 곡선.
단일 원자 레이저와 같이 레이저 임계값이 없으므로 임계값 없는 레이저라고 하는 특수 레이저가 있습니다.