Поперечные моды имеют вектор поля, нормальный к направлению распространения, и определяются геометрией резонатора лазера или волновода и любыми ограничивающими отверстиями. Волноводные моды характеризуются как ТЕ (поперечные электрические) с нормалью электрического вектора и ТЕ (поперечные магнитные) с нормалью магнитного вектора. Как правило, лазерные моды, которые не имеют граничных условий на стенке, обозначаются TEM (поперечный электрический магнит) с обоими векторами, нормальными к направлению распространения. Модой самого низкого порядка является гауссовский TEM00. Внешний вид, который принимают моды более высокого порядка, зависит от того, являются ли ограничивающие отверстия круглыми или прямоугольными. Три моды низшего порядка для резонатора с круговой симметрией показаны ниже.

Чем выше порядок моды, тем меньше диаметр пучка (для данной геометрии), меньше расходимость и меньше значение M ² (M ² = 1 для чистого пучка TEM _{00 ).} Чем выше порядок моды, тем равномернее поперечное сечение пучка. Лучи мод очень высокого порядка имеют цилиндрическую форму.

Основная мода TEM ₀₀ является лишь одной из многих поперечных мод, удовлетворяющих критериям двустороннего распространения. На рисунке ниже показаны примеры основных решений Эрмита-Гаусса (прямоугольных) низшего порядка уравнения распространения.

Обратите внимание, что индексы n и m в собственной моде TEM _nm соотносятся с количеством узлов в направлениях x и y . В каждом случае соседние лепестки моды сдвинуты по фазе на 180°.

Уравнение распространения можно также записать в цилиндрической форме с точки зрения радиуса ( r ) и угла ( f ). Собственные моды ( E _rf ) для этого уравнения представляют собой серию аксиально-симметричных мод, которые для устойчивых резонаторов близко аппроксимируются функциями Лагерра-Гаусса, обозначаемыми TEM _rf . Для моды низшего порядка, TEM ₀₀ , функции Эрмита-Гаусса и Лагерра-Гаусса идентичны, но для мод более высокого порядка они существенно различаются, как показано на рисунке ниже.

Мода TEM ₀₁ *, также известная как мода «бублик» или «бублик», считается суперпозицией мод Эрмита-Гаусса TEM ₁₀ и TEM ₀₁ , синхронизированных по фазовой квадратуре.

В реальных лазерах преобладают моды Эрмита-Гаусса, поскольку деформация, небольшое смещение или загрязнение оптики имеют тенденцию приводить систему к прямоугольным координатам. Тем не менее, в хорошо ориентированных газоионных и гелий-неоновых лазерах с соответствующими ограничивающими апертурами отчетливо наблюдается режим Лагерра-Гаусса ТЕМ 

Выходные частоты лазера определяются несколькими факторами. Во-первых, полная длина волны определяется энергетической неопределенностью (уширением) лазерного перехода, которая определяет длину волны и общую ширину линии. Тем не менее, в любой данный момент только относительно небольшое число частот внутри этой общей огибающей могут колебаться. Эти «продольные моды» возникают из-за граничных условий, согласно которым в обычных двухзеркальных лазерах амплитуда волны должна быть равна нулю на поверхности зеркала (т. е. осциллирующая волна является стоячей волной).

n = Nc/2L

может работать, где c — скорость света, L — эффективная длина резонатора, N — целое число. Смежные моды обычно ортогонально поляризованы.

На приведенном ниже рисунке показана область генерации гелий-неонового лазера, работающего на длине волны 632,8 нм с расстоянием между резонаторами 23 см. Это приводит к разносу мод 640 МГц. Поскольку ширина кривой усиления (FWHM) составляет всего 1400 МГц, в любой момент времени могут работать только две продольные моды. Если бы лазер был в два раза длиннее, то одновременно могли бы работать четыре продольные моды.

Поскольку допустимые продольные моды зависят от длины резонатора, частота будет изменяться по мере изменения длины резонатора. В лазерах, где могут работать только несколько продольных мод, эти изменения вызовут флуктуации выходной мощности по мере того, как моды смещаются под кривой усиления.