5.3.3. Оптимальная связь на выходе лазера
При фиксированной скорости накачки существует некоторое значение коэффициента пропускания Т выходного зеркала, при котором достигается максимальная выходная мощность. Физически существование такого оптимума связано с тем, что с увеличением Т имеют место два следующих эффекта: с одной стороны, выходная мощность должна возрастать из-за увеличения пропускания выходного зеркала, а с другой — она должна уменьшаться, поскольку с увеличением пропускания возрастают внутрирезонаторные потери, что приводит к уменьшению числа фотонов в резонаторе.
Чтобы вычислить оптимальную величину коэффициента пропускания, можно воспользоваться либо выражением (5.32) (четырехуровневый лазер), либо выражением (5.42) (трехуровневый лазер) и наложить условие 
Очевидно, при этом необходимо учесть, что 
и у также являются функциями величины 
. В случае четырехуровневого лазера эта задача решается особенно просто; поэтому, а также потому, что этот случай наиболее интересен с точки зрения практики, мы ограничимся рассмотрением только этого случая. Если предположить для простоты, что 
то выражение (5.33) с учетом (5.31) и (5.26) можно переписать следующим образом:
где
и
Величина хмин представляет собой отношение фактической скорости накачки 
к минимальному значению скорости накачки (т. е. к скорости накачки, необходимой для достижения порога при пренебрежимо малых потерях, обусловленных выходом излучения из резонатора, т. е. при 
Поскольку единственным членом в (5.43), который зависит от 
, является величина 
определяемая выражением (5.44), оптимальное условие связи на выходе можно получить, налагая условие 
При этом нетрудно получить оптимальное значение величины 
Соответствующее выражение для выходной мощности находим из (5.43):
Уменьшение мощности, обусловленное неоптимальным набором условий генерации, оказывается особенно важным вблизи порога генерации (т. е. когда хмиа да 1). Однако, когда генерация происходит в условиях с большим превышением над порогом, выходная мощность становится практически не чувствительной к изменению связи на выходе вблизи ее оптимального значения. Действительно, из примеров, рассматриваемых в разд. 5.3.6, мы увидим, что изменение связи на выходе вплоть до 50 % приводит всего лишь к 10 %-ному уменьшению выходной мощности.
