激光的横模

第三节 激光的横模

　　如果把可见波段的激光入射到光屏上，仔细观察激光光斑的光强分布，就会发现它是不均匀的，不同激光器射出来的光斑中的光强分布也各不相同。这就是说，激光在谐振腔内振荡的过程中，在光束横截面上形成具有各种不同形式的稳定分布，光强的这种稳定分布，称为激光束的横向模式，简称横模。

　　激光束在横截面上呈现各种光强的同不花样的稳定分布，主要产生于谐振倥反射镜对光的衍射效应。

　　图（18-5a）为一个光学谐振腔，两圆形反射镜的直径为2a，腔长为L。光束在腔内来回反射时，等价于 光束连续通过一系列间距为L，直径为2a的同轴圆孔（见图18－5b）。



图18－5

　　当光垂直入射第一个圆孔，由于圆孔的衍射作用，将使光束的波阵面发生畸变，部分光偏离原来传播方向；当继续通过第二个圆孔时，边缘部分的光被挡，又发生第二次衍射。通过第三、第四……等圆孔，将继续上述过程。每次作用的结果都是削弱边缘部分的光强，最后形成一种稳定的光强分布。这种光强分布的特点是光能量集中在光束的中心部分，而边缘部分光能较弱。图18－6中的（a）就产这种光强分布的光斑图形。通常用符号TEMmnq来表示激光的各种模式。TEM是电磁行波的英文缩写，q表示纵模；m、n表示横模。m、n均为正整数，分别表示在x轴和y轴方向上光强为零的节点数目，称为模式序数。



图18－6

　　图18－6a为基模光斑，记为TEM₀₀模。TEM₀₀、TEM₀₁、TEM₁₀称为低阶横模。m、n序数愈高光强为零的节点数就愈多，称为高阶横模（见图18-6c、d）。