Принцип работы газодинамического лазера основан на особой температурной зависимости скорости колебательной релаксации. 1

В камере сгорания многоатомный газ нагревают до высокой температуры, часть внутренней энергии накапливается в виде колебательного движения молекул. 1

Если нагретый газ расширяется через сопло до сверхзвуковой скорости, то большая часть внутренней энергии преобразуется в кинетическую энергию потока и температура падает. 1 При этом часть энергии остаётся запасённой в колебательно-возбуждённых состояниях молекул газа, поскольку понижение температуры сопровождается падением скорости колебательной релаксации. 1

Возникающая инверсная заселённость верхних колебательных уровней используется для генерации лазерного излучения. 1

Таким образом, тепловая энергия газа в форме колебательного движения молекул преобразуется в энергию когерентного излучения. 2