ในวิทยาศาสตร์เลเซอร์เกณฑ์การเกิดเลเซอร์ (lasing threshold)คือระดับการกระตุ้นต่ำสุดที่เอาต์พุตของเลเซอร์ ถูกครอบงำด้วย การปล่อยแสงแบบกระตุ้น (stimulated emission ) มากกว่า การปล่อยแสงแบบเกิดขึ้น เอง (spontaneous emission ) ต่ำกว่าเกณฑ์นี้ กำลังเอาต์พุตของเลเซอร์จะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ เมื่อการกระตุ้นเพิ่มขึ้น เหนือเกณฑ์นี้ ความชันของกำลังเทียบกับการกระตุ้นจะมากกว่าหลายเท่าความกว้าง ของเส้นสเปกตรัม ของการปล่อยแสงเลเซอร์ก็จะแคบลงหลายเท่าเหนือเกณฑ์นี้เช่นกัน เหนือเกณฑ์นี้ เลเซอร์นั้นเรียกว่า "กำลังเกิดเลเซอร์ " (lasing ) คำว่า "lasing" มา จาก การสร้างคำย้อนกลับจาก "laser" ซึ่งเป็นคำย่อไม่ใช่คำนามที่แสดงการกระทำ

จุดกำเนิดเลเซอร์เกิดขึ้นเมื่ออัตราการขยาย แสงของตัวกลางเลเซอร์สมดุลอย่างพอดีกับผลรวมของการสูญเสียทั้งหมดที่แสงประสบในหนึ่งรอบการเดินทางของ โพรงแสงเลเซอร์ซึ่งสามารถแสดงได้ โดยสมมติว่าเป็นการทำงานในสภาวะคงที่ ดังนี้

${\displaystyle R_{1}R_{2}\exp(2g_{\text{threshold}}\,l)\exp(-2\alpha l)=1}$.

ในที่นี้และคือค่าการสะท้อนแสง (กำลัง) ของกระจกคือความยาวของตัวกลางขยายสัญญาณคือค่ากำลังขยายสัญญาณที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการเดินทางไปกลับ และ คือค่าการสูญเสียพลังงานในการเดินทางไปกลับ โปรดสังเกตว่าสมการนี้แยกการสูญเสียในเลเซอร์ออกเป็นการสูญเสียเฉพาะจุดเนื่องจากกระจก ซึ่งผู้ทำการทดลองสามารถควบคุมได้ และการสูญเสียแบบกระจาย เช่น การดูดกลืนและการกระเจิง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วผู้ทำการทดลองมักควบคุมการสูญเสียแบบกระจายได้น้อย ${\displaystyle R_{1}}$${\displaystyle R_{2}}$${\displaystyle l}$${\displaystyle \exp(2g_{\text{threshold}}\,l)}$${\displaystyle \exp(-2\อัลฟา l)}$${\displaystyle \alpha >0}$

การสูญเสียทางแสงเกือบจะคงที่สำหรับเลเซอร์ใดๆ ( ) โดยเฉพาะอย่างยิ่งใกล้เกณฑ์ ภายใต้สมมติฐานนี้ เงื่อนไขเกณฑ์สามารถจัดเรียงใหม่ได้เป็น^{[ 1 ]}${\displaystyle \alpha =\alpha _{0}}$

${\displaystyle g_{\text{threshold}}=\alpha _{0}-{\frac {1}{2l}}\ln(R_{1}R_{2})}$.

เนื่องจากทั้งสองพจน์ทางด้านขวามีค่าเป็นบวก ดังนั้นทั้งสองพจน์จึงเพิ่มค่าพารามิเตอร์อัตราขยายเกณฑ์ที่ต้องการ ซึ่งหมายความว่าการลดค่าพารามิเตอร์อัตราขยายให้เหลือน้อย ที่สุด นั้นจำเป็นต้องใช้การสูญเสียแบบกระจายต่ำและกระจกสะท้อนแสงสูง การปรากฏของในตัวส่วนบ่งชี้ว่าอัตราขยายเกณฑ์ที่ต้องการจะลดลงได้หากเพิ่มความยาวของตัวกลางขยาย แต่โดยทั่วไปแล้วจะไม่เป็นเช่นนั้น ความสัมพันธ์กับ นั้นซับซ้อนกว่า เนื่องจากโดยทั่วไปแล้ว จะเพิ่มขึ้นตามเนื่องจากการสูญเสีย จากการเลี้ยวเบน${\displaystyle R_{1}R_{2}<1}$${\displaystyle g_{\text{threshold}}}$${\displaystyle l}$${\displaystyle l}$${\displaystyle \alpha _{0}}$${\displaystyle l}$

การวิเคราะห์ข้างต้นตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าเลเซอร์ทำงานในสภาวะคงที่ที่เกณฑ์เลเซอร์ อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่สมมติฐานที่สามารถเป็นจริงได้อย่างสมบูรณ์ ปัญหาคือพลังงานเอาต์พุตของเลเซอร์จะแปรผันเป็นลำดับขนาดขึ้นอยู่กับว่าเลเซอร์อยู่เหนือหรือต่ำกว่าเกณฑ์ เมื่ออยู่ใกล้เกณฑ์มาก การรบกวนเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้พลังงานเอาต์พุตของเลเซอร์แกว่งไปมาอย่างมากได้ อย่างไรก็ตาม สามารถใช้รูปแบบนี้เพื่อวัดการสูญเสียภายในของเลเซอร์ได้อย่างแม่นยำดังนี้: ^{[ 2 ]}

เลเซอร์ส่วนใหญ่ใช้กระจกสะท้อนแสงสูงหนึ่งบาน และอีกบานหนึ่ง (เรียกว่าตัวเชื่อมต่อเอาต์พุต ) ที่สะท้อนแสงบางส่วน ค่าการสะท้อนแสงที่มากกว่า 99.5% สามารถทำได้เป็นประจำในกระจกไดอิเล็กทริกการวิเคราะห์สามารถทำให้ง่ายขึ้นโดยการใช้ ค่าการสะท้อนแสงของตัวเชื่อมต่อเอาต์พุตสามารถแสดงได้ด้วยสมการข้างต้นจึงลดรูปเหลือ ${\displaystyle R_{1}=1}$${\displaystyle R_{\text{OC}}}$

${\displaystyle 2g_{\text{threshold}}\,l=2\alpha _{0}l-\ln R_{\text{OC}}}$.

ในกรณีส่วนใหญ่ กำลัง ปั๊มที่จำเป็นเพื่อให้ถึงเกณฑ์การเกิดเลเซอร์จะเป็นสัดส่วนกับด้านซ้ายของสมการ นั่นคือ(การวิเคราะห์นี้สามารถนำไปใช้ได้เช่นกันกับการพิจารณาพลังงานเกณฑ์แทนกำลังเกณฑ์ ซึ่งมีความเกี่ยวข้องมากกว่าสำหรับเลเซอร์แบบพัลส์) สมการสามารถเขียนใหม่ได้ดังนี้: ${\displaystyle P_{\text{threshold}}\propto 2g_{\text{threshold}}\,l}$

${\displaystyle P_{\text{threshold}}=K(\,L-\ln R_{\text{OC}}\,)}$,

โดยที่ถูกกำหนดโดยและ เป็นค่าคงที่ ความสัมพันธ์นี้ทำให้สามารถ กำหนด ตัวแปร ได้จากการทดลอง${\displaystyle L}$${\displaystyle L=2\อัลฟา _{0}l}$${\displaystyle K}$${\displaystyle L}$

ในการใช้สูตรนี้ จำเป็นต้องได้ ค่าประสิทธิภาพความชัน หลายค่า จากเลเซอร์ โดยแต่ละค่าความชันได้มาจากการใช้ค่าการสะท้อนแสงของตัวเชื่อมต่อเอาต์พุตที่แตกต่างกัน ค่ากำลังไฟฟ้าวิกฤตในแต่ละกรณีจะหาได้จากจุดตัดของความชันกับแกน x จากนั้นจึงนำค่ากำลังไฟฟ้าวิกฤตที่ได้ไปพล็อตเทียบกับค่า ทฤษฎีข้างต้นชี้ให้เห็นว่ากราฟนี้เป็นเส้นตรง สามารถลากเส้นให้พอดีกับข้อมูลและหาจุดตัดของเส้นตรงกับแกน x ได้ ณ จุดนี้ ค่า x จะเท่ากับค่าการสูญเสียในการเดินทางไปกลับจากนั้นจึงสามารถประมาณ ค่าเชิงปริมาณของ ได้${\displaystyle -\ln R_{\text{OC}}}$${\displaystyle L=2\อัลฟา _{0}l}$${\displaystyle g_{\text{threshold}}}$

หนึ่งในคุณสมบัติที่น่าสนใจของการวิเคราะห์นี้คือ การวัดทั้งหมดทำโดยใช้เลเซอร์ที่ทำงานเหนือขีดจำกัดของเลเซอร์ ซึ่งทำให้ได้ค่าการวัดที่มีข้อผิดพลาดแบบสุ่มต่ำ อย่างไรก็ตาม นั่นหมายความว่าการประมาณค่าแต่ละครั้งจำเป็นต้องใช้การประมาณค่าแบบนอกช่วง (extrapolation) ${\displaystyle P_{\text{threshold}}}$

การอภิปรายเชิงประจักษ์ที่ดีเกี่ยวกับการวัดปริมาณการสูญเสียเลเซอร์มีอยู่ในหนังสือของ W. Koechner ^{[ 3 ]}