l/2, где
q
— целое число, называется продольным индексом колебания. Собственные частоты О. р. образуют арифметическую прогрессию с разностью
с
/2
L
(эквидистантный спектр). В действительности края зеркал искажают (возмущают) поле плоской волны, что приводит к появлению колебаний с различными поперечными индексами
m
и
n
, определяющими число осцилляций поля в поперечных направлениях и распределение плотности тока на поверхности зеркал (
рис. 1
). Чем больше индексы
m
и
n
, тем число осцилляций больше и тем выше затухание колебания, обусловленное излучением в пространство, т. е. в сущности дифракцией на краях зеркал (см.
Дифракция света
). Спектр собственных частот плоского О. р. имеет вид, изображенный на
рис. 2
. Поскольку коэффициент затухания растет с увеличением поперечных индексов
m
и
n
быстрее, чем частотный интервал между соседними колебаниями, то резонансные кривые, отвечающие большим
m
и
n
, перекрываются, и соответствующие колебания не проявляются. Коэффициент затухания, вызванного излучением, зависит как от индексов
m
и
n
, так и от числа
N
зон Френеля, видимых на зеркале диаметром
R
из центра др. зеркала, находящегося на расстоянии
L
:
N
=
R >2
/2
L
l. При
N
~ 1 остаётся 1—2 колебания, сопутствующие основному колебанию.
О. р. с плоскими зеркалами чувствительны к деформациям и перекосам зеркал, что ограничивает их применение. Этого недостатка лишены О. р. со сферическими зеркалами, в которых лучи, неоднократно отражаясь от вогнутых зеркал, не выходят за пределы огибающей поверхности – каустики. Каустики образуются лишь в определённой области значений L
и радиусов кривизны зеркал R>1
и R>2
(рис. 3
). Поскольку волновое поле быстро убывает вне каустики при удалении от неё, излучение из сферического О. р. с каустикой гораздо меньше, чем излучение из плоского О. р. Разрежение спектра в этом случае реализуется благодаря тому, что размеры каустики, ограничивающей поле, растут с ростом m
и n
. Для колебаний с большими m
и n
каустика оказывается расположенной вблизи края зеркал или вовсе не формируется и эти колебания сильно излучают. Такие сферические О. р. называют устойчивыми, т.к. они не чувствительны к малым перекосам и смещениям зеркал. Устойчивые О. р. применяются в газовых лазерах
.
В твёрдотельных лазерах иногда применяются неустойчивые О. р., в которых внешняя каустика образоваться не может: луч, проходящий вблизи оси резонатора под малым углом к ней, после отражений неограниченно удаляется от оси. На границе между устойчивыми и неустойчивыми О. р.