Система зеркал (резонатор) обладает резонансными свойствами, и поле в ней может возбуждаться только на определенных резонансных (собственных) частотах ωр или вблизи них в малом интервале Δωр, называемой полосой пропускания резонатора.
Если Δωр >Δ ωл (Δ ωл – полуширина спектральной линии), то всё вышесказанное справедливо, т.к. резонансные свойства резонатора слабо выражены на фоне резонансных свойств спектральной линии (рис.1а). При этом частота генерируемого излучения ωг будет близка к частоте перехода ω21.
Рисунок 1
Если же Δωр ≤ Δωл, то резонатор существенно влияет на частоту генерируемого излучения (рис. 1 б).
Наиболее благоприятные условия для генерации возникают, когда резонансная частота спектральной линии ω21 и собственная частота резонатора ωр совпадают. В этом случае при заданной мощности накачки лазер излучает наибольшую мощность. По мере отклонения ωр от ω21 генерируемая мощность Р будет уменьшаться и при достаточно большой расстройке (ωр - ω21) генерация может совсем исчезнуть (рис. 2).
Рисунок 2. Зависимость мощности генерации Р от разности ωр - ω21
Однако такая простая зависимость Р от ωр - ω21 справедлива не всегда. Характер её определяется режимом работы лазера и механизмом уширения спектральной линии активного вещества. Для кольцевого лазера, работающего на одной волне, бегущей в определенном направлении, зависимость Р от ωр - ω21 всегда соответствует рис. 2. Для двухзеркального лазера, если решающий вклад в ширину спектральной линии вносит эффект Доплера, Р (ωр - ω21) имеет минимум при ωр = ω21, называется провалом Лэмба (рис. 3).
Рисунок 3. Зависимость Р (ωр - ω21) для двухзеркального лазера в случае, когда уширение спектральной линии обусловлено эффектом Доплера
Частотная ширина провала определяется тем вкладом в ширину линии, который вносят межатомные соударения и спонтанное излучение. Этот "провал" используется для стабилизации частоты лазера.
