Порог генерации

Элементарный цикл работы лазера включает два последовательных прохождения через активную среду и соответствующие отражения от зеркал. Потери энергии могут быть учтены эффективными коэффициентами отражения R ₁ и R ₂ на зеркалах, причем они учитывают не только отражения от зеркал (вообще говоря, различные, поскольку через одно из них из лазера выходит излучение), но и другие потери, о которых говорилось выше. Таким образом, R ₁ и R ₂ меньше коэффициентов отражения только от зеркал резонатора. За один цикл происходят два отражения света и, следовательно, ослабление потока пропорционально R ₁ R ₂. За один цикл свет в активной среде проходит путь 2 L. Поэтому на основании усиление потока за цикл пропорционально ехр(2 La), где a - значение коэффициента усиления за цикл. Полное усиление плотности потока энергии за один цикл описывается формулой , где S ₀ - плотность потока энергии в начале цикла (за начало цикла можно взять любой момент времени). Перепишем в виде , где .

Из видно, что генерация лазерного излучения начинается тогда, когда приобретаемая световым потоком в активной среде энергия за цикл превосходит потери энергии, включая энергию покинувшего систему лазерного излучения. На пороге генерации плотность потока энергии в системе не столь велика, чтобы изменить заселенность уровней, и поэтому для порога генерации можно считать a = a ₀, где a ₀ - коэффициент усиления в отсутствие светового потока. Следовательно, на основании условие порога генерации имеет вид