Sokmódusú lézeroszcilláció homogén frekvenciakiszélesedés esetén

A lézeroszcillációk általában több móduson történnek. Ennek oka az, hogy a módusok közötti frekvenciatávolság legtöbbször kisebb, mint az erősítési profil spektrális szélessége.

Az oszcilláció a középső móduson kezdődik, amint az inverzió (N=N₂-N₁) eléri a kritikus N_c értéket, ahol az erősítés kiegyenlíti a rezonátor veszteségeit. Azonban hiába emeljük R_p-t a küszöbérték fölé, stacionárius állapotban az inverzió tartani fogja a kritikus értéket. A maximális erősítés tehát, melyet az ábrán az OP hossz jelöl, az O_pc értéknél fog maradni, amennyiben R_p≥R_cp. A többi módus erősödése (O’P’ és O’’P’’ hosszak az ábrán) mindig kisebbek lesznek a centrális módusénál (OP_c). Tehát, ha az összes módusra ugyanazok a veszteségek vonatkoznak, csak a középső módus kellene, hogy oszcilláljon. A fenti meggondolás azonban csak akkor állja meg a helyét, ha figyelmen kívül hagyjuk a állóhullám térbeli szerkeztetét az aktív anyagban. Ha ezt figyelembe vesszük, az ennek következtében fellépő térbeli lyukégetés lehetővé teszi a többmódusú lézeroszcillációt homogén frekvenciakiszélesedés jelenlétében.

Többmódusú oszcilláció magyarázata homogén vonalkiszélesedés esetén:

(a) Oszcilláló módus állóhullámú terének szerkezete (folytonos vonal) és egy másik, küszöb fölött oszcilláló módus tere (szaggatott vonal).

(b) Térbeli lyukégetés mintázata az aktív anyag populációinverziójában, melyet a kezdetben oszcilláló módus eredményez