在談到單縱模與多縱模有何區(qū)別時，首先要理解，“縱?！钡哪Ｊ椒植紙D（即頻譜圖），橫軸的物理量是頻率，即“縱?！贝砹祟l率，單縱模就是指只有一個中心頻率。

單縱模激光器又叫單頻激光器，特點是輸出的激光模式既滿足單橫模又滿足單縱模，其諧振腔內(nèi)部只有單一縱模進(jìn)行震蕩，并且輸出光強(qiáng)呈現(xiàn)高斯分布。除了激光本身良好的單色性和方向性外，單頻激光器擁有普通激光器難以達(dá)到的相干長度長、譜線寬度窄的特點，而多縱模的激光器就是多個縱模，光譜線寬比較寬。

單縱模激光器相比于多模運(yùn)轉(zhuǎn)的激光器，不僅具有穩(wěn)定性強(qiáng)、光束質(zhì)量好等優(yōu)點，而且其輸出譜線窄、具有良好的相干性，在鈉導(dǎo)星技術(shù)、多普勒測風(fēng)雷達(dá)、光通信、精密測距、引力波探測、非線性光學(xué)、工業(yè)以及國防等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。其中，固體單縱模激光器具有工作波長范圍寬、功率拓展性強(qiáng)等優(yōu)點，得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。然 而，對固體激光器而言，實現(xiàn)穩(wěn)定的單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)，需要根據(jù)不同的工作條件采取不同的縱模選擇技術(shù)。

短腔法

對于一個固定參數(shù)的諧振腔，腔內(nèi)能諧振的縱模是確定的，其縱模間隔與腔長成反比關(guān)系。激光器運(yùn)轉(zhuǎn)時，由于縱模之間的競爭，只有增益帶寬內(nèi)的縱模更容易保留下來，輸出激光的縱模數(shù)量可用增益線寬與縱模間隔的比值來描述。因此，縮短腔長增大相鄰縱模之間的間隔能夠使有效帶寬之內(nèi)只存在一個縱模，是最直接的實現(xiàn)單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)的方法。常見選模技術(shù)包括增強(qiáng)模式競爭的短腔法、F-P標(biāo)準(zhǔn)具法、消除空間燒孔效應(yīng)的單向環(huán)形腔法、扭擺模腔法以及使用色散腔的體布拉格光柵法。

標(biāo)準(zhǔn)具法

在諧振腔內(nèi)插入標(biāo)準(zhǔn)具選模的方法，與短腔法在原理上有些類似，都是使得有效增益帶寬范圍內(nèi)只起振一個縱模。區(qū)別在于標(biāo)準(zhǔn)具法是利用標(biāo)準(zhǔn)具的窄線寬透射譜，增大其他縱模的損耗，其他縱模因透射率小而在模式競爭過程中被濾除，從而實現(xiàn)單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)。而且通過對標(biāo)準(zhǔn)具的角度以及溫度的控制，還可獲得可調(diào)諧輸出。

單向環(huán)形腔法

理論上，諧振腔中的模式競爭會使主振蕩模能夠在腔內(nèi)以單縱模狀態(tài)振蕩。但實際的激光器中，由于腔內(nèi)光場是駐波場，受空間燒孔效應(yīng)的影響，反轉(zhuǎn)粒子數(shù)也會在空間中不均勻分布。當(dāng)主振蕩模的波腹與其他縱模的波節(jié)有效重合時，兩縱?？赡軙诓煌臻g處發(fā)生振蕩。將諧振腔設(shè)計成單向運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)形腔，腔內(nèi)行波場可有效避免空間燒孔效應(yīng)帶來的影響，實現(xiàn)單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)。單向環(huán)形腔的代表性結(jié)構(gòu)就是非平面環(huán)形腔（NPRO）。

扭轉(zhuǎn)模腔法

扭擺模腔法同樣可消除空間燒孔效應(yīng)帶來的影響。扭擺模腔法是將光經(jīng)過起偏器后，通過放置在晶體兩端的1/4波片，兩波片快軸相互垂直，使得增益介質(zhì)內(nèi)部光場呈現(xiàn)均勻分布，抑制多縱模消耗反轉(zhuǎn)粒子數(shù)，因此從根本上消除空間燒孔效應(yīng)。

體布拉格光柵法

體布拉格光柵濾光也是一種可供選擇的實現(xiàn)單縱模的方案。體布拉格光柵作為濾光元件，有著極好的光學(xué)性能，能夠在特定的波長或波段實現(xiàn)高反射，有良好的光譜選擇性和角度選擇性。

種子注入技術(shù)

直接通過振蕩器產(chǎn)生單縱模輸出的方法，輸出功率普遍較低，為得到高功率或大能量的單縱模輸出，需要在原有的性能基礎(chǔ)上進(jìn)行光放大，可通過種子注入技術(shù)來實現(xiàn)。
責(zé)任編輯人：CC