Như chúng ta đã biết, trong laser nói chung hay khuếch đại laser nói riêng chỉ một phần nhỏ của môi trường hoạt chất được sử dụng cho việc phát và khuếch đại laser. Tùy thuộc vào hệ số hấp thụ của môi trường hoạt chất tại bước sóng bơm cũng như mật độ công suất hay cường độ laser bơm mà độ sâu vết bơm hiệu dụng trong môi trường hoạt chất là khác nhau. Sự phân bố năng lượng của laser bơm trong tinh thể tuân theo công thức Beer-lambert [14].
𝐼 = 𝐼0exp (−𝛼𝜆𝐿) (3.1) trong đó: I0 là cường độ laser vào; I là cường độ laser ra khỏi tinh thể; là hệ số hấp thụ của tinh thể tại bước sóng và L là chiều dài tinh thể.
Để tính toán phân bố năng lượng laser bơm trong tinh thể cấu hình bơm dọc đã được sử dụng, các thông số được trình bày trong Bảng 2.3. Sự phân bố năng lượng laser bơm 808 nm trong tinh thể Nd:YVO4 khi mật độ công suất laser bơm bằng 10 lần mật độ công suất bão hòa được trình bày trên Hình 3.1. Ta thấy, do độ hấp thụ của tinh thể Nd:YVO4 tại bước sóng 808 nm rất lớn (α808nm=31,2 cm-1) nên laser bơm gần như bị hấp thụ hết ngay tại bề mặt tinh thể. Với mật độ công suất bơm bằng 10 lần mật độ công suất bơm bão hòa của môi trường thì chiều dài tinh thể hiệu dụng đóng góp cho quá trình khuếch đại chỉ khoảng 700 µm.
Để đánh giá ảnh hưởng của mật độ công suất laser bơm lên chiều dài hấp thụ hiệu dụng của tinh thể, ta thay đổi mật độ công suất của laser bơm với các giá trị 2wsat; 5wsat,
7wsat, 10wsat và 20wsat trong đó wsat là mật độ công suất bão hòa (wsat = 0,01 MW.cm-2). Kết quả được chỉ trên Hình 3.2.
Hình 3.1. Phân bố năng lượng laser bơm trong tinh thể Nd:YVO4.
Hình 3.2. Phân bố năng lượng bơm trong tinh thể với
mật độ công suất của laser bơm khác nhau.
Kết quả chỉ ra rằng, khi mật độ công suất của laser bơm càng lớn thì độ sâu của vết bơm trong tinh thể càng tăng. Tuy nhiên, trong thực nghiệm chúng ta không thể bơm quá lớn mà cần phải chú ý đến ngưỡng phá hủy của tinh thể ở bước sóng laser bơm.