Bei optisch gepumpten Lasern kann die Schwellenpumpenleistung entweder als Eingangsleistung oder als aufgenommene Pumpenleistung definiert werden. Bei Anwendungen geht es eher um die Eingangsleistung der Pumpe. Aber zur Beurteilung der Verstärkungseffizienz des Verstärkungsmediums ist die absorbierte Pumpenleistung nützlicher.
Die niedrige Pumpenschwellenleistung kann erhalten werden, wenn der Hohlraumverlust des Resonators niedrig und die Verstärkungseffizienz hoch ist. Hohe Verstärkungseffizienzen werden typischerweise mit kleinen Feldverstärkungsmedien mit hohem σ-τ-Produkt (Emissionsquerschnitt und oberer Lebensdauer) erzielt. Das σ-τ Produkt ist durch die Übertragungsbandbreite begrenzt. Daher neigen Breitband-Gain-Medien dazu, höhere Laserschwellen zu haben.
Für ein einfaches vierfaches Laserverstärkungsmedium können wir die Pumpschwellenleistung mit einer Formel berechnen:
wobei Irt der Verlust im Resonator ist, hvp die Photonenenergie der Pumpenquelle, A der Strahlbereich im Laserkristall, ηp die Pumpeneffizienz, t2 die obere Lebensdauer und σem die Größe des Emissionsquerschnitts ist.
Für eine gegebene Pumpenleistung bedeutet die Optimierung der Laserleistung typischerweise einen Kompromiss zwischen hoher Steigungseffizienz und niedriger Laserschwellenleistung. In den meisten Fällen beträgt die Pumpenleistung im Betriebszustand das Mehrfache der Pumpenschwellenleistung. Die Wahl der optimalen Pumpenschwellenleistung ist einer der Parameter des Laserdesigns.
Die Ausgangsleistung gegenüber Laserpumpenleistung ist nicht immer so einfach wie in Abbildung 1 dargestellt. Beispielsweise wird bei Lasern mit hohem Resonatorverlust die Schwellenpumpenleistung definiert, indem die ungefähre Linearität der Kurve bei hoher Leistung unter der Kurve auf Null extrapoliert wird.
Es gibt spezielle Laser, wie Einzelatom-Laser, die keine Laserschwelle haben und daher als threshold-Laser bezeichnet werden.
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