В свое время считали, что лазерная генерация при использовании неустойчивого резонатора невозможна, поскольку такой резонатор не удерживает внутри себя излучение. Однако исследования продемонстрировали жизнеспособность лазеров с неустойчивыми резонаторами. Как оказалось, такие резонаторы можно использовать тогда, когда активная среда обладает достаточно большим усилением – не ниже 10 – 20 % на проход по резонатору. При этом был обнаружен ряд преимуществ неустойчивых резонаторов перед устойчивыми.
Одно из таких преимуществ – повышенные селективные свойства неустойчивых резонаторов, формирующих световые пучки с высокой степенью когерентности. Для селекции основной поперечной моды выгодно обеспечить условия, когда относительно велики дифракционные потери, поскольку дифракция приводит к срыву генерации прежде всего поперечных мод более высоких порядков. Для неустойчивых резонаторов дифракционные потери всегда велики; в этих резонаторах указанные потери выступают в роли излучательных потерь. Поэтому неудивительно, что лазер с неустойчивым резонатором генерирует обычно только основную поперечную моду ТЕМ00. При этом часто достигается предельно малая расходимость светового пучка, определяемая апертурой самого пучка (так называемая дифракционная расходимость):
,
где – угол расходимости светового пучка, – длина волны излучения, d – диаметр светового пучка.
В качестве примера мы рассматривали (см. рис. 7.9) неустойчивый резонатор телескопического типа. Как уже отмечалось, из такого резонатора выходит излучение с практически плоским фронтом (с точностью до дифракционной расходимости).