激光模式

Question

激光模式是什么？
不同激光模式的激光照射在固定相位差的半透半反镜上，得到不同的条纹吗？

Answer 1

什么是激光模式？高阶模和低阶模的区别是什么？那个圈圈画阴影的图看不懂、不同的模式究竟是什么意思，频率？相位？有没有高手给个详细的解答？
谱宽是什么？是频率有一定的分布吗？
还有脉宽是什么？
为什么大家总用多少ns来描述激光呢？
激光是高斯光束，因此有发散角。但激光的特点之一不是方向性好吗？跟发散岂不矛盾？
ps，悬赏分会给用自己的语言描述的让我懂的人，而不是复制一堆解释的人。。。 问题补充：脉宽的意思是一个脉冲波长对应的时间加上两个脉冲之间的空白时间吗？
为什么“假如说你的激光器瞬时功率 1 兆瓦，脉冲宽度 1ms，而我的激光器瞬时功率 3 兆瓦，脉冲宽度 0.1 ms，结果就是你先把我的飞机给打下来。”脉宽不是小的好吗？

首先说纵模。

我们知道，受激辐射也不是绝对的单一波长，而是有一个很窄的频宽的（虽然电子的能级是一个定值，但因为热运动等各种原因，能级会展宽）。

当激光器工作物质被激发，发出受激辐射光的时候，在这个频宽范围内的各种波长的光子都有，其数量是以中心频率为对称轴的正态分布。这些所有波长的光子都试图在谐振腔中得到谐振从而成为优势波长。

如果谐振腔足够短，它仅仅是这所有波长中某一特定波长的整数倍，那么就只有这一特定波长的光子得以谐振成为优势波长，激光器会输出真正的单色光，这就是单纵模。

但实际的谐振腔通常都比较长，在受激辐射的波长范围内，它可能同时是好几个波长的整数倍，因此会有好几种波长都得到谐振，这样的激光器就会输出好几种波长的光（由于受激辐射带宽本身很窄，所以这几个波长也非常接近），这就是多纵模。

总的来说，纵模越多，单色性、相干性越差。谐振腔越短，纵模越少，因此在要求高单色性的时候，应尽量减小谐振腔长度。

其次说横模

如果激光器的谐振腔两反射面及工作物质端面都是理想平面，就不会有除了基模以外的其它横模输出。这种情况下只有一个以工作物质直径为直径的基模输出。因为此时只有基模状态下的光才能形成多次反射谐振的条件。

但是事实上反射面和端面都不可能是理想平面，尤其是在固体激光器中，工作物质受热发生凸透镜效应，导致腔内经过工作物质、与基模方向略有差异的某些光也可能符合多次反射的谐振条件，于是激光器会输出几个方向各不相同的光束。（这个方向差异通常非常小）

多横模损害了激光器输出的良好方向性，对聚焦非常不利，因此在需要完美聚焦的情况下，应当尽量减少横模。

减少横模的主要途径有：1、改善谐振腔反射镜与工作物质端面所形成的光路的等效平面性，如果产生了凸透镜效应则要想办法补偿；2、减小谐振腔和工作物质直径。

挖坟党

Answer 2

首先提住要搞清激光器模式有横模和纵模之分，为什么要分清呢？因为两者本质不同！

1、纵模：纵模是指在激光器谐振腔没所形成的稳定驻波形式！在同一个谐振腔内会存在很多驻波形式，因为满足腔内的相位匹配条件的有很多，只要满足这个条件就可以形成稳定的驻波(这里忽略了振幅条件，我们假设激光器有源区的增益谱很宽)，一个驻波形式就对应一个纵模！理解纵模，题主可将它与激光波长联系，你可以简单的理解为一个波长对应了一个激光器纵模模式。

2、横模：横模指的是激光的场(包括电场和磁场)在垂直于激光传播方向上的横截面上的分布，简单的理解为场在这个面上是什么样子！比如说基模，它在横截面上的分布就是一个光斑，高阶模在横截面上有多个光斑！注意，当横截面上看到一个光斑，即基模，它不一定是单纵模！

3、单模和多模：我这里就默认题主说的是纵模，因为我们平常所说的单模多模都指纵模，而横模都说基模和高阶模！如果按照我前面说的将激光器波长与纵模联系起来，单模和多模的区别就很明显了！单模就是激光器输出只有一个波长的光，多模的话，激光器的输出光中就包含了多个波长！

作者：左子衡
链接：https://www.zhihu.com/question/26937140/answer/61137394
来源：知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

本回答被网友采纳

Answer 3