简介

原理(单纵横的选取方法 多纵模形成的原因)

简介

纵模是指沿谐振腔轴向的稳定光波振荡模式，对激光的输出频率影响较大，能够大大提高激光的相干性，因此常常把激光器纵模的选取称为激光的选频技术。

原理

以气体放电管为例，通常它所发射的光波的频率宽度比较大。如果把放电管放在光学谐振腔内，经过谐振腔的选频，可使它所发射的光波的频率宽度变窄。例如氖放电管所发射的光波的中心频率为4.7×10^14赫，频率宽度为△v=1.5×10^9赫。如果谐振腔长度为1米，满足共振条件的许多光频率中相邻两个共振频率之差△V’=1.5×10^8赫。氖放电管配置谐振腔后，发射的光波数为△V/△V′，即有10种频率的光波。如图所示，曲线a代表放电管所发光波的频率轮廓，直线b的横坐标为中心频率，曲线a的半值宽度即放电管所发光波的频率宽度。配置谐振腔后，一定的腔长有一定的相邻共振频率之差。图曲线a下面的各条直线的间隔即为相邻共振频率之差。因此原来放电管所发光的频率范围很大，曲线a下面的各种频率的光都有。加上谐振腔后就不同，它要求相邻两光频率之差满足一定要求。例如图曲线a下面的频率中，只有各条直线代表的频率才可能。当然这些频率的光波也有自然宽度。

光学谐振腔的这种作用称为选模。腔长缩短，共振频率间隔增大，选模作用明显增加。例如上述氖放电管，若配置在一个10厘米长的谐振腔里，频率间隔为△v′=1.5×10^9赫，就只有一个输出频率。但缩短腔长会显著降低激光功率。因此，一般用其它方法去达到选模的目的。

谐振腔内每一个允许的频率值，在腔内形成一列驻波。每列驻波代表腔内光场沿纵轴的一种分布，习惯上称它为一个模式，或叫一个纵模。腔内如果只有一种光场分布，称单纵模，否则称多纵模。

单纵横的选取方法

1、短腔法；2、法布里－珀罗标准具法；3、三反射镜法。

在激光器中只有增益介质增益谱宽范围内的光才可以得到放大输出。

多纵模形成的原因

在光学谐振腔中为了使光能稳定存在，必须要满足驻波条件，

满足驻波条件的波长=2nl/q，n为折射率，l为谐振腔长，q为整数。

满足谐振条件沿轴线纵向方向形成的驻波场即为谐振腔的本征模式，通常把该本征模式称为谐振腔的纵模，由于q的取值不受限制，所以初始纵模数很多。

纵模的频率只有落在增益介质的增益谱宽范围内才可以得到放大。设增益谱范围为x1到x2，则只有满足条件x1<2nl/q<x2的纵模才可以放大输出。

满足上述条件的整数q的个数就是激光器输出的纵模的个数，当q的取值只有一个的时候就是单纵模输出，当满足条件的q的取值不只一个时就形成了多纵模了。