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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 原子、分子&光学 » 激光的横模与纵模什么意思
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zkm2008

木虫 (著名写手)

[求助] 激光的横模与纵模什么意思 已有3人参与

请解释下两种激光模式，科普一下！
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1楼 2014-01-24 11:41:55
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ljjshljjsh

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★
感谢参与，应助指数 +1
zkm2008: 金币+1, ★有帮助 2014-02-19 13:09:48
激光的横模是横向分布的模式，经过腔内不断的振荡，由于衍射损耗，最终形成的自再现模就是横模。激光的纵模是纵向分布的模式。纵模的频率数值是确定腔内自由光谱区的整数倍，只有当增益大于损耗的情况下纵模才可以振荡。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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2楼2014-01-24 17:20:00
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ifelseend

捐助贵宾 (著名写手)

小蜜蜂

【答案】应助回帖

★ ★
感谢参与，应助指数 +1
zkm2008: 金币+2, ★★★很有帮助 2014-02-19 13:09:24
以下纯属个人理解, 不保证绝对准确.

模式 (mode)
模式就是能够在一个特定的光学系统中存在(或者说传播)的一类激光场, 这一类激光场就叫做这个光学系统的一个模式, 模式由频率, 偏振, 和能量分布来区分.

横模 (transverse mode)
一个谐振腔, 调节腔镜的姿态, 可以在垂直于传播方向上某一横截面上调整处不同的能量分布, 有的是个点, 有的是个环, 中间有个点点. 这都是不同的横模模式. 这是由于, 只有一部分腔镜形成了共振腔的结果.

纵模 (longitudinal mode)
纵模是指沿谐振腔轴向的稳定光波振荡的激光场, 通过频率区分, 对于一个谐振腔, 在轴线的长度固定, 都够发出的激光的波长由腔的长度决定, 如果整数个半波长等于腔长, 那么这个激光就能在腔中起振. 所以单纵模就意味着激光的单色性好.
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always_move_forward,_step_by_step.
3楼2014-01-27 10:59:41
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comeacrosser

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★
zkm2008: 金币+2, ★★★很有帮助 2014-02-19 13:09:39
横摸描述的是激光光斑上的能量分布情况，横模可以从激光束横截面上的光强分布看出来
纵模是与激光腔长度相关的，所以叫做“纵模”，是描述激光频率的。理论上激光腔内可以产生无数个等间距频率的光，但由于增益介质只对特定频率的光产生最大增益，其他频率的光被抑制掉，所以，激光器一般仅输出一个特定频率的激光。纵模是指频率而言的。
横和纵的区别个人认为是从腔的结构来分的，横模（表现在光斑形状）的分布是和腔的横向（xy面）结构相关的；而纵模间隔是和腔的纵向尺寸相关的。
横模是从电磁场的角度来分析激光的电场分布状况的。纵模是从频率的角度来分析激光频谱的分布状况的。
激光工程领域常用M2因子来描述光束特性：M2= 束腰直径 * 远场发散角 / (1.27 * 波长) 这个公式可用于计算聚焦光斑大小。光束聚焦后的发散角可由系统的等效数值孔径来计算。 M2 是模式的表征， 基模的M2为1.0， 横模越是高阶M2就越大，从公式可以看出， 聚焦光斑也越大。所以， 简单说来， 想要得到最小的光斑就得选基模激光输出， 同时在相同甭浦条件下， 基模输出的功率最小。所以人们只好在模式与功率之间权衡。 当然， 并不是说高阶模就一定不好， 有时需要聚焦光斑大一些或者光强分布均匀一些， 就得选高阶模输出。刚学激光的朋友， 不要强迫自己搞明白为什么， 只要懂得所有概念的含义以及应用方法就行了。搞激光工程的没有必要去理解激光的量子力学解释。
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学习进步
4楼2014-02-09 02:05:48
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追梦碧海蓝天

金虫 (著名写手)
引用回帖:
4楼: Originally posted by comeacrosser at 2014-02-09 02:05:48
横摸描述的是激光光斑上的能量分布情况，横模可以从激光束横截面上的光强分布看出来
纵模是与激光腔长度相关的，所以叫做“纵模”，是描述激光频率的。理论上激光腔内可以产生无数个等间距频率的光，但由于增益介质 ...

那请问大功率连续CO2激光输出的横模在不同功率下是否相同？为何种模式？
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两弊相权取其轻，两利相衡取其重
5楼2017-02-13 22:11:34
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