阈值泵浦功率

激光器的阈值泵浦功率是指刚刚达到激光器阈值时的泵浦功率值，通常假设为稳态条件。此时，小信号增益等于激光谐振腔的损耗。一些其他类型的光源也存在类似的阈值，例如拉曼激光器和光学参量振荡器。

阈值泵浦功率为5W，斜率效率为50%。由于放大的自发辐射的影响，出现在阈值处的“边缘”非常圆润。

对于光泵浦激光器，阈值泵浦功率的定义可能基于入射或吸收泵浦功率。对于应用来说，入射泵浦功率可能更有意义，但相对于吸收功率而言，阈值功率可能更有意义，例如，用于判断增益介质的增益效率。

低阈值功率需要低谐振器损耗和高增益效率。高增益效率是通过具有高 σ-τ 乘积的增益介质中使用小的激光模式区域来实现的。高增益效率从根本上受到发射带宽的限制，因此宽带增益介质往往具有较高的激光阈值。

对于简单的四能级激光增益介质，我们可以使用增益效率方程来计算阈值泵浦功率：

P_p.th = l_rt/(d_g/dP_p) = (hv_p*A*l_rt)/(η_p*τ₂*σ_em)

其中 l_rt 是激光谐振器的往返损耗功率（考虑到输出耦合器损耗和附加损耗），hν_p是泵浦源的光子能量，A是激光晶体中的光束面积，η_p是泵浦效率，τ₂是上能态寿命，σ_em是发射截面。假设每次往返的功率损耗l_rt，因此往返增益很小（例如低于20%或1dB）。如果相应地定义了泵效率，则该方程可用于与入射功率或吸收功率相关的泵阈值。

在给定的泵浦功率下，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之间的折衷。在典型情况下，正常运行中使用的泵功率比泵阈值功率高几倍。哪一个值最适合阈值泵浦功率是激光器设计的问题之一。

激光器的输出功率对泵浦功率的依赖性并不总是像图1中显示的那样简单。例如，在某些具有高谐振腔损耗的激光器中，激光的开始可能没有那么明确。阈值泵浦功率有时通过将较高功率下的近似线性曲线外推到零来定义。

有一些特殊类型的激光器，例如单原子激光器，它们没有激光阈值，因此被称为无阈值激光器。