激光器的閾值泵浦功率是指剛剛達到激光器閾值時的泵浦功率值,通常假設為穩態條件。此時,小信號增益等于激光諧振腔的損耗。一些其他類型的光源也存在類似的閾值,例如拉曼激光器和光學參量振蕩器。

閾值泵浦功率為5W,斜率效率為50%。由于放大的自發輻射的影響,出現在閾值處的“邊緣”非常圓潤。
對于光泵浦激光器,閾值泵浦功率的定義可能基于入射或吸收泵浦功率。對于應用來說,入射泵浦功率可能更有意義,但相對于吸收功率而言,閾值功率可能更有意義,例如,用于判斷增益介質的增益效率。
低閾值功率需要低諧振器損耗和高增益效率。高增益效率是通過具有高 σ-τ 乘積的增益介質中使用小的激光模式區域來實現的。高增益效率從根本上受到發射帶寬的限制,因此寬帶增益介質往往具有較高的激光閾值。
對于簡單的四能級激光增益介質,我們可以使用增益效率方程來計算閾值泵浦功率:
Pp.th = lrt/(dg/dPp) = (hvp*A*lrt)/(ηp*τ2*σem)
其中 lrt 是激光諧振器的往返損耗功率(考慮到輸出耦合器損耗和附加損耗),hνp是泵浦源的光子能量,A是激光晶體中的光束面積,ηp是泵浦效率,τ2是上能態壽命,σem是發射截面。假設每次往返的功率損耗lrt,因此往返增益很小(例如低于20%或1dB)。如果相應地定義了泵效率,則該方程可用于與入射功率或吸收功率相關的泵閾值。
在給定的泵浦功率下,激光輸出功率的優化通常涉及到高斜率效率和低激光閾值功率之間的折衷。在典型情況下,正常運行中使用的泵功率比泵閾值功率高幾倍。哪一個值最適合閾值泵浦功率是激光器設計的問題之一。
激光器的輸出功率對泵浦功率的依賴性并不總是像圖1中顯示的那樣簡單。例如,在某些具有高諧振腔損耗的激光器中,激光的開始可能沒有那么明確。閾值泵浦功率有時通過將較高功率下的近似線性曲線外推到零來定義。
有一些特殊類型的激光器,例如單原子激光器,它們沒有激光閾值,因此被稱為無閾值激光器。