文章來源：睞芯科技LightSense

原文作者：LIG

本文介紹了激光模式Laser Modes。

激光束的輸出實(shí)際上由在寬頻率范圍內(nèi)的許多不同頻率的緊密間隔的光譜線組成。離散光譜分量稱為激光模式laser modes，覆蓋范圍是負(fù)責(zé)激光輸出的原子躍遷的線寬。

激光模式分為縱模Axial modes和橫模Transverse modes。

縱模Axial modes：

設(shè) dφ = 2π/λ*（2L） 是激光波在腔中往返后的相位變化。為了維持腔內(nèi)的激光振蕩，相變應(yīng)該是 2π 的整數(shù)倍，即 2π/λ*（2L） = 2pπ。就頻率而言，該表達(dá)式轉(zhuǎn)換為 ν = pc/2L;因此，兩個(gè)相鄰的 p 和 p + 1 模式之間的間隔由 ν = c/2L 給出（如圖 1）。

Nd：YAG激光器，λ = 1064 nm 和 L = 25 cm，p = 2L/λ ≈ 47 × 10^4軸向模式存在于激光腔內(nèi)。如果激光在 1064 nm 處的線寬約為 Δω = 1 GHz，則只有Δω/Δν≈ 1 個(gè)縱模在腔中振蕩，而其他模式則消失。縱模是由完全平行于諧振腔軸線移動(dòng)的光波構(gòu)成的。入射到鏡子上的光和從鏡子反射的光構(gòu)成一個(gè)駐波。所有的軸向模式都是由于平面波沿連接兩個(gè)反射鏡中心的線傳播造成的。

圖1 軸向激光模式（a）是一個(gè)簡單的圖示，（b）在激光線寬內(nèi)，顯示線中心的模式具有最大強(qiáng)度。

橫模Transverse modes：

與縱模沿腔軸傳播的平面波不同，還有一些從軸上傳播的與其他波不能一樣的路徑，稱為橫向電磁（TEM）模式。當(dāng)激光束落在任何表面上時(shí)，這些模式實(shí)際上可以以圖案的形式看到。這些模式由TEMpq形式的兩個(gè)整數(shù)p和q指定，其中p和q分別是激光束圖案中水平和垂直方向上的最小值數(shù)量。TEM00表示束斑中沒有最小值，這被稱為單相模式。相反，TEM01表明水平掃描中沒有最小值，垂直掃描中有一個(gè)最小值。屏幕上具有多種TEM模式的激光束點(diǎn)如圖2所示。

圖2 激光的各種TEM模式