На базе квантового усилителя можно получить оптический генератор , если часть выходной энергии возвращать на вход , то есть когда возникает самовозбуждение . Обратную связь можно обеспечить , если поместить активное вещество (газ ,
жидкость , твердое тело , или полупроводник ) в оптический резонатор. Резонатор может состоять из двух плоских зеркал , установленных строго параллельно друг другу ( рис.4.3 ) . Источник накачки создает инверсную населенность уровней. Незначительно при этом возникает также самопроизвольное излучение . Часть спонтанного излучения , распространяющегося перпендикулярно зеркал , создает между ними стоячую волну. Отражение от зеркал эквивалентно действию обратной связи . При прохождении через активную среду свет усиливается вследствие индуцированного ( вынужденного ) излучения. Максимум усиления ограничивается , главным образом , уровнем накачки энергии и числом атомов. Фотоны , движущиеся не в осевом направлении , выходят из системы уже после одного или нескольких проходов , в то время как фотоны , движущиеся в осевом направлении , многократно отражаются от зеркал и создают усиление света в этом направлении. Для отвода энергии используют полупрозрачное зеркало.
Вследствие того , что длина резонатора намного превышает длину оптической волны , при широкой полосе спектральной линии активной среды возможно появление большого числа собственных колебаний разной частоты. В лазерах они называются модами . Они отличаются распределением напряженности электромагнитного поля в поперечном к поширенння света направления и частотой. Условия резонанса будут выполняться для таких волн , длина которых удовлетворяет условию: на длине пути между зеркалами L должно укладываться целое число n полуволн , т.е. L = ( l / 2) n .