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稳定光波振荡模式——激光纵模

2008-07-08 13:49
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  纵模是指沿谐振腔轴向的稳定光波振荡模式。简单而近似地说,纵模即频率。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4.7×1014赫,频率宽度为△v=1.5×109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’=1.5×108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′=1.5×109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。


  (助编:xiaohu)

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