Добротность

Поскольку лазер представляет собой оптический резонатор, в теории лазеров широко используется терминология теории колебаний. Потерю энергии за период колебаний принято характеризовать добротностью - отношением запасенной в системе энергии W к потерям энергии D W за одно колебание

Запасенная в системе энергия равна , где s - площадь поперечного сечения лазерного пучка. Потеря энергии за один цикл составляет ,

где учтено, что объемная плотность энергии w складывается из равных объемных плотностей двух потоков энергии, движущихся в противоположных направлениях. Учитывая, что продолжительность одного цикла равна 2 L / v, и обозначая период лазерного излучения через Т = 2 p / w, находим, что потеря энергии за одно колебание выражается формулой ,

где поскольку f << 1. Отсюда по формуле находим

,

где - число стоячих полуволн в резонаторе, l - длина волны излучения. С помощью условие выражается особенно наглядно: ,

т. е. для осуществления генерации необходимо, чтобы усиление на пути в половину длины волны было равно (или больше) величине, обратной добротности.

Порог генерации тем выше, чем меньше добротность. Добротность же тем меньше, чем больше потери. Поэтому для осевых лучей порог генерации достигается раньше и энергия в излучении лазера уносится преимущественно ими. Это означает, что излучение лазера сосредоточено в узком параллельном пучке лучей, угол расходимости которого обусловливается главным образом дифракцией.