Конструкция лазера определяет его режим работы через несколько ключевых аспектов, таких как конфигурация резонатора, тип активной среды, механизм накачки и схемы управления.

Конфигурация резонатора:

Одночастотные лазеры (напр., диодные лазеры или лазеры на основе зеркал с высокой добротностью) имеют резонаторы, которые настроены на одну определённую частоту. Это позволяет минимизировать спектральные ширины мода, обеспечивая высокую стабильность частоты.Мульти-модовые лазеры имеют более широкий диапазон частот или режимов, что позволяет излучать в нескольких модах одновременно. Например, в лазерах с широкими активными средами количество доступных мод и их ширина могут быть значительными.

Тип активной среды:

Разные активные среды (например, газовые, твердые, полупроводниковые) могут влиять на спектральные характеристики излучения. Например, газовые лазеры могут иметь различные особенностей излучения в зависимости от давлений и температур.

Способы накачки:

Методы накачки (оптические, электрические, химические) могут также влиять на режим работы лазера. Для получения импульсного излучения, как в лазерах на рубине, применяется метод накачки с быстродействующими вспышками. Постоянное накачивание типично используется для непрерывной работы.

Механизмы управления:

Использование различных устройств, таких как селективные модуляторы или фильтры (например, эти устройства могут выделять определенные длины волн), может также ограничивать число мод и определять одночастотный или мульти-модовый режим.Физические процессы, ограничивающие излучение:

Спектральная ширина:

В зависимости от природы активной среды, резонатора и условий накачки, спектральная ширина излучения может варьироваться. Например, в газовых лазерах воздействие колебаний частиц может "размазывать" спектр.

Дебройльская волна и флуктуации:

Квантовые флуктуации и другие процедуры, связанные с когерентностью, могут изменять поведение лазера и приводить к нестабильности в параметрах излучения.

Неисправности в активной среде:

Деградация активной среды со временем из-за фотохимических процессов или тепловых эффектов может ограничивать возможные уровни мощности и стабильность луча.

Тепловые эффекты:

Нагрев активной среды может вызывать неравномерное распределение температуры и плотности, что приводит к потерям и снижению эфективности.

Эти факторы создают условия, в которых конструирование и оптимизация лазера должна учитывать требуемые параметры его работы, выбирая соответствующие материалы и конструкции.