激光阈值英文解释翻译、激光阈值的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【计】 laser threshold
分词翻译:
激光的英语翻译:
laser
【化】 laser
【医】 laser
阈值的英语翻译:
【计】 threshold value
【化】 threshold
【医】 leak points; light minimum; liminal value
专业解析
激光阈值(Laser Threshold)是激光物理学中的核心概念,指激光器产生受激辐射并输出激光所需达到的最小泵浦能量或功率条件。此时,激光工作物质(增益介质)的光增益恰好等于谐振腔内的各种损耗(如反射镜透射损耗、散射损耗、吸收损耗等),系统达到临界振荡状态。
详细解释与关键点:
-
物理机制
当外部能量(光或电)泵浦增益介质时,粒子(原子、分子等)被激发至高能态,形成粒子数反转。激光阈值对应反转粒子数密度(或增益系数)的临界值((n{th}) 或 (G{th})),此时受激辐射光子数足以克服损耗,在谐振腔内形成自维持振荡,输出相干激光。低于阈值时,介质仅发出自发辐射荧光。
-
阈值参数类型
- 阈值电流(Threshold Current):半导体激光器中,使输出光功率从自发辐射跃升至受激辐射的最小注入电流(单位:mA)。
- 阈值功率(Threshold Pump Power):固体或光纤激光器中,最小泵浦光功率(单位:W)。
- 阈值增益系数(Threshold Gain Coefficient):增益介质单位长度的最小增益(单位:m⁻¹),满足 (G_{th} = alpha + frac{1}{2L}lnleft(frac{1}{R_1 R_2}right)),其中 (alpha) 为损耗系数,(L) 为腔长,(R_1, R_2) 为腔镜反射率。
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应用意义
阈值是激光器设计与性能的关键指标:
- 效率优化:实际工作点需高于阈值以提升输出效率,但过高会导致热效应加剧。
- 器件评估:低阈值电流/功率表明激光器转换效率高、能耗低,尤其在光纤通信(如DFB激光器) 和医疗激光设备中至关重要。
- 稳定性标志:阈值附近易出现模式跳变或噪声,稳定工作需避开此区域。
权威参考来源:
- 中国光学学会《激光术语标准》(GB/T 14733.12-2008),定义阈值条件与测试方法。
- 周炳琨等《激光原理》(第7版),高等教育出版社,阐述阈值增益理论模型。
- 美国光学学会(OSA)《光学与光子学术语表》,详述阈值电流的测量标准。
- IEEE Journal of Quantum Electronics,多篇论文分析半导体激光器阈值特性(如 DOI: 10.1109/JQE.2020.3045674)。
网络扩展解释
激光阈值是激光器开始产生激光所需的最低泵浦功率或电流值,其核心在于增益介质产生的光增益必须克服谐振腔内的总损耗。以下从定义、原理及特性三方面详细解释:
一、定义
激光阈值指激光器达到稳定激光输出的临界条件,此时增益介质的小信号增益等于谐振腔的损耗(包括内部传输损耗和输出耦合损耗)。例如,半导体激光器的阈值表现为特定阈值电流,低于该值时仅发出荧光,达到阈值后才会发射相干激光。
二、原理
- 增益与损耗平衡
只有当泵浦能量使增益介质实现粒子数反转,且光增益超过总损耗时,才能形成受激辐射放大,产生激光。
- 非线性特性
与普通光源(如LED)的线性输出不同,激光器在阈值以下几乎无输出,超过阈值后输出功率急剧上升。
三、阈值参数类型
- 阈值泵浦功率:常见于固体/气体激光器,如掺钕激光器需达到特定泵浦功率。
- 阈值电流:半导体激光器的典型参数,例如850nm激光二极管阈值电流约30mA。
四、相关概念区分
激光损伤阈值(LIDT):指光学元件能承受而不损坏的最大激光能量密度,与激光器阈值属于不同范畴。
意义:阈值是激光器设计的核心参数,直接影响输出效率和使用寿命。降低阈值可提升能源利用率,例如通过优化谐振腔结构或增益介质掺杂浓度。
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