Mejna moč črpalke

Prag črpanja laserja se nanaša na moč črpanja, ko je prag laserja izpolnjen. V tem času je izguba v laserskem resonatorju enaka ojačanju majhnega signala. Podobne mejne moči obstajajo v drugih svetlobnih virih, kot so Ramanovi laserji in optični parametrični oscilatorji.

Slika 1. Izhodna in vhodna moč v optično črpanem laserju. Mejna moč črpalke je 5 W, učinkovitost naklona pa 50 %. Upoštevati je treba, da je tudi krivulja pod mejno močjo črpalke rahlo napihnjena zaradi učinka ojačane spontane emisije.

Za laserje z optično črpalko je moč praga črpalke mogoče definirati bodisi kot vhodno moč črpalke bodisi kot absorbirano moč črpalke. Pri aplikacijah je bolj pomembna vhodna moč črpalke. Toda za presojo učinkovitosti ojačenja ojačevalnega medija je bolj uporabna absorbirana moč črpalke.
Prag nizke moči črpalke je mogoče doseči, ko je izguba v votlini resonatorja nizka in je učinkovitost ojačenja visoka. Visoki izkoristki ojačenja so običajno doseženi z mediji za ojačenje polja majhnega načina z visokim produktom Ï-Ï (presek emisije in produkt življenjske dobe zgornje ravni). Izdelek Ï-Ï je omejen s pasovno širino prenosa. Zato imajo mediji s širokopasovnim ojačanjem običajno višje pragove laserske svetlobe.
Za preprost medij s štirikratnim laserskim ojačanjem lahko izračunamo prag moči črpalke s formulo:

kjer je Irt izguba v resonatorju, hvp energija fotona vira črpalke, A je površina žarka v laserskem kristalu, ηp učinkovitost črpalke, Ï2 življenjska doba zgornjega nivoja in Ïem je velikost emisijskega preseka.
Za določeno moč črpalke optimizacija izhodne moči laserja običajno vključuje kompromis med visoko učinkovitostjo naklona in nizko mejno močjo laserja. V večini primerov je moč črpalke v delovnem stanju nekajkrat večja od mejne moči črpalke. Izbira optimalne mejne moči črpalke je eden od parametrov načrtovanja laserja.
Krivulja izhodne moči v primerjavi z močjo laserske črpalke ni vedno tako preprosta, kot je prikazana na sliki 1. Na primer, pri laserjih z visoko resonatorsko izgubo je prag moči črpalke definiran z ekstrapolacijo približne linearnosti krivulje pri visoki moči na nič pod krivulja.
Obstajajo posebni laserji, kot so laserji z enim atomom, ki nimajo praga sevanja in se zato imenujejo laserji brez praga.