Limite de potência da bomba

A potência limite de bombeamento do laser refere-se à potência de bombeamento quando o limite do laser é satisfeito. Nesse momento, a perda no ressonador do laser é igual ao ganho de pequenos sinais. Potências de limiar semelhantes existem em outras fontes de luz, como lasers Raman e osciladores paramétricos ópticos.

Figura 1. Potência de saída versus entrada em um laser bombeado opticamente. A potência limite da bomba é de 5 W e a eficiência da inclinação é de 50%. Deve-se notar que a curva abaixo da potência limite da bomba também é ligeiramente inchada devido ao efeito da emissão espontânea amplificada.

Para lasers bombeados opticamente, a potência limite da bomba pode ser definida como a potência da bomba de entrada ou a potência da bomba absorvida. Para aplicações, a potência da bomba de entrada é mais importante. Mas para julgar a eficiência de ganho do meio de ganho, a potência da bomba absorvida é mais útil.
A baixa potência de limiar da bomba pode ser obtida quando a perda de cavidade do ressonador é baixa e a eficiência de ganho é alta. Altas eficiências de ganho são normalmente obtidas com meio de ganho de área de campo de modo pequeno com alto produto Ï-Ï (seção transversal de emissão e produto de vida útil de nível superior). O produto Ï-Ï é limitado pela largura de banda de transmissão. Portanto, a mídia de ganho de banda larga tende a ter limites de laser mais altos.
Para um simples meio de ganho de laser quádruplo, podemos calcular a potência de limiar da bomba com uma fórmula:

onde Irt é a perda no ressonador, hvp é a energia do fóton da fonte da bomba, A é a área do feixe no cristal do laser, ηp é a eficiência da bomba, Ï2 é o tempo de vida do nível superior e Ïem é o tamanho da seção transversal de emissão.
Para uma determinada potência da bomba, a otimização da potência de saída do laser normalmente envolve um compromisso entre alta eficiência de inclinação e baixa potência de limiar do laser. Na maioria dos casos, a potência da bomba no estado de trabalho é várias vezes a potência limite da bomba. A escolha da potência limite ideal da bomba é um dos parâmetros do projeto do laser.
A curva de potência de saída versus potência da bomba do laser nem sempre é tão simples quanto a mostrada na Figura 1. Por exemplo, em lasers com alta perda de ressonador, a potência da bomba de limiar é definida extrapolando a linearidade aproximada da curva em alta potência para zero sob a curva.
Existem lasers especiais, como os lasers de átomo único, que não possuem limite de laser e, portanto, são chamados de lasers sem limite.