Alimentación de un Láser

Si un láser está emitiendo luz continuamente, entonces tendrá que ser alimentado para reponer la pérdida de energía, de tal manera que pueda continuar la acción láser. La alimentación debe sostener la inversión de población necesaria, para continuar manteniendo el proceso del láser, y esto supone un mecanismo de bombeo para elevar los electrones a ese estado metaestable. El uso del helio para bombear electrones al estado metaestable del neón en el láser de helio-neón, es un ejemplo de tal mecanismo.

Si el proceso de bombeo fuera 100% eficiente, se necesitaría la mínima potencia de alimentación, solo la necesaria para reponer la energía perdida en la radiación. Los láseres tienen un ancho de banda finito y un número de modos N_m dentro de ese ancho de banda. La energía de un modo determinado se puede caracterizar por un tiempo de vida medio t_c. Usando la fórmula de Planck para la energía de un fotón, la potencia de bombeo mínima se puede expresar por

La tasa de emisión estimulada es proporcional a la diferencia en el número de átomos entre los estados excitado y fundamental, N₂ - N₁, el cual está afectado a su vez por el tiempo de vida medio del estado excitado y el tiempo de vida medio de la emisión en la cavidad láser.

Condición láser

Para obtener una estimación de la potencia de bombeo mínima, se debe examinar una cavidad cúbica de dimensión L. En la cavidad se coloca un gas con un tiempo de vida en estado excitado t. Se supone que el ancho de línea y por consiguiente el número de modos, está establecido por el ensanchamiento Doppler.

Este cálculo asume que se da la condición láser de arriba. Esto requiere la apropiada combinación de inversión de población y el tiempo de vida del estado excitado.