レーザーの発振特性

図 のように長さ l の反転分布媒質 (反転分布しているレーザー媒質) とそ の両端に平衡平板型ミラーを配置したファブリ・ペロー型共振器を考える。なお、共振器中を伝搬する光の電界を次式のように古典的電磁波で記述する。

　：式１

：式２

ここで、E₀は電界の振幅、ω は角周波数、k′ は媒質の波数である。式１に おいて、k は伝搬定数であり k = 2π/λ、∆k は分散による波数の変化、γ(ν) は 利得係数、α は吸収係数である。
まず電界 E_s が自然放出により、全反射ミラーの位置 z = 0 で発生したとする。 この電界 E_s は出力鏡 (Output mirror) で一部透過し、外部に取り出される。しかし両ミラーの反射率が高いため、大部分の光は共振器中を往復して反転分布 媒質の誘導放出よって増幅される。このとき、出力ミラーから出てくる光 E_out は次式で示される。