In vielen Fällen wird ein unidirektionaler Betrieb (Lichtausbreitung in nur einer der beiden möglichen Richtungen) durch die Einführung eines Elements in den Resonanzhohlraum erzwungen, was zu unterschiedlichen Verlusten für unterschiedliche Ausbreitungsrichtungen führt. Dies kann mit einer Polarisationsvorrichtung kombiniert werden um einen Faraday-Rotator zu bilden (z. B. die Brewster-Oberfläche eines Laserkristalls). Wenn ein unidirektionaler Betrieb realisiert wird, gibt es im Verstärkungsmedium kein Interferenzmuster stehender Wellen (außer in der Nähe des Reflexionspunkts) und daher keinen Platz zum Brennen von Löchern. Somit ist ein Gleichfrequenzbetrieb leicht zu realisieren.
Ringlaser-Resonanzhohlraum mit optischem Isolator für unidirektionalen Betrieb
Insbesondere das Design von Festkörperlasern, unidirektionalen Ringlasern, kann als Standardmethode zur Erzielung einer stabilen Einfrequenzemission angesehen werden.
Foto der grünen Laserverbindung von VERDI
Nichtplanarer Ringoszillator
Eine gängige Art von Festkörper-Ringlasern ist der sogenannte nichtplanare Ringoszillator, auch bekannt als NPRO oder MISER. Dabei handelt es sich um ein monolithisches Laserdesign, bei dem der gesamte Laserresonatorhohlraum nur aus dem beschichteten Kristall besteht. Obwohl dieser Kristall aufwändiger in der Herstellung ist als ein normaler Laserkristall, ist die Kalibrierung recht einfach und der Laser ist sehr stabil und robust.
Aufbau monolithischer Ringlaser (NPRO oder MISER)
Es gibt auch einige Faserlaser mit Ringresonatorkonfigurationen. Faserringlaser sind als modengekoppelte Laser in der Regel häufiger anzutreffen als Einzelfrequenzlaser. Eine übliche Konfiguration ist ein achtförmiger Laser, der einen nichtlinearen Ringspiegel als wirksamen sättigbaren Absorber enthält. Die Ringgeometrie soll nicht raumverbrennende Locheffekte vermeiden, sondern folgt dem sättigbaren Absorberprinzip (nichtlinearer Ringspiegel), das auch für die Pulsformung erforderlich ist.
Es gibt auch Ringlaser, wie sie beispielsweise in optischen Gyroskopen verwendet werden, bei denen ein bidirektionaler Betrieb erforderlich ist. Außerhalb des Laserresonanzhohlraums kann ein Schwebungston der Lichtgeschwindigkeit erkannt werden, der mit unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen übereinstimmt, und die Schwebungsfrequenz gibt einen Hinweis auf die Winkelfrequenz, mit der sich der Laser dreht (der Sagnac-Effekt). Besondere Vorsicht ist geboten getroffen, um eine kohärente Sperrung der rückgestreuten Welle zu vermeiden.
Insbesondere gilt es, auch sehr schwache parasitäre Reflexionen (in unvollkommenen Laserspiegeln) zu vermeiden, die mit Rückstreumoden gekoppelt sein können.
