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光共振器（モード）


レーザにおいては、反転分布によって利得を持った媒質をレーザ媒質という。このレーザ媒質を２枚の鏡でつくられた共振器入れる

２枚の鏡の距離をＬとすると、ｍを自然数とすると、



を波長とするとびとびの定在波がたつ。下に示したように共振器の役割は、上式を満たす波長の光が共振器内を往復することで

位相を合わせて重なり、誘導放出を繰り返すことで光強度を強める役割を果たす。



上記をレーザ媒質の屈折率をｎとしたときに、モード周波数ωｍを計算すると、



となり、モード間隔は、



である。誘導放出光はω＝（Ｅｅ−Ｅｇ）/?の角周波数の周りで均一広がりで広がっている。そのうち、モード周波数ωｍと一致するものが

共振器内で増幅されレーザとして発振することが可能となる。下の図は縦軸利得Ｇ（ω）（：利得も前節で説明したように均一幅で広がっている）

横軸を各周波数として表し、物質のエネルギー準位に対応する角周波数Ω０とモード周波数との関係を示したものである。