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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 » 激光器的单纵模、单频、单谱线、单脉冲之间有什么区别
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微微-妞妞

新虫 (初入文坛)

[求助] 激光器的单纵模、单频、单谱线、单脉冲之间有什么区别 已有2人参与

单纵模、单频、单谱线、单脉冲的定义都是什么？他们之间是怎样的关系呢？
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1楼 2014-12-26 11:25:23
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airfly1992

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
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微微-妞妞: 金币+5, ★★★很有帮助 2015-01-04 10:18:25
1、单频（single frequency）指的就是单纵模（single longitudinal mode），意思是激光谐振腔中只有一个频率（纵模模式）起振，线宽窄，一般都是MHZ量级或者以下。
2、单模严格的说除了单纵模，还有单横模的意思，单横模就是指激光的光强在光的横截面上是高斯分布的。但是其实我们需求的大部分激光都是单横模的，所以，single mode通常也指single longitudinal mode，现在就多用single frequency 表示（有可能是因为简化书写，里面的原因我也不太清楚）。
3、单谱线这个词我接触得不多，不知道你指的是原子发光谱线还是激光谱线。
4、前面说的单频，单纵模都是指的是频域上的概念，脉冲光是时域上的概念（跟连续光相对），跟是否单纵模、单频没有关系。单脉冲指的是在一个周期范围内只有一个脉冲出现。
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Godbuiltmetolast.
2楼2014-12-26 18:02:09
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微微-妞妞

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
2楼: Originally posted by airfly1992 at 2014-12-26 18:02:09
1、单频（single frequency）指的就是单纵模（single longitudinal mode），意思是激光谐振腔中只有一个频率（纵模模式）起振，线宽窄，一般都是MHZ量级或者以下。
2、单模严格的说除了单纵模，还有单横模的意思， ...

那你的意思单频和单纵模不就一样了？
我说的单谱线是激光谱线

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3楼2014-12-27 07:25:32
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airfly1992

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

引用回帖:
3楼: Originally posted by 微微-妞妞 at 2014-12-27 07:25:32
那你的意思单频和单纵模不就一样了？
我说的单谱线是激光谱线
...

单频就是单纵模的意思，都是指谐振腔内只有一个模式或者说波长起振，但是现在一般文章里面都是说单频激光，比较少说单纵模激光。另外单谱线如果说的是激光谱线我觉得可以理解为激光光谱只有一个峰，也是单频的意思。

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Godbuiltmetolast.
4楼2014-12-27 14:56:16
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微微-妞妞

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
4楼: Originally posted by airfly1992 at 2014-12-27 14:56:16
单频就是单纵模的意思，都是指谐振腔内只有一个模式或者说波长起振，但是现在一般文章里面都是说单频激光，比较少说单纵模激光。另外单谱线如果说的是激光谱线我觉得可以理解为激光光谱只有一个峰，也是单频的意思 ...

可是为什么单纵模用标准具看，单谱线用光谱仪看呢，既然叫的不同，一点差异都没有吗？
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5楼2014-12-29 10:09:21
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airfly1992

金虫 (小有名气)
引用回帖:
5楼: Originally posted by 微微-妞妞 at 2014-12-29 10:09:21
可是为什么单纵模用标准具看，单谱线用光谱仪看呢，既然叫的不同，一点差异都没有吗？...

F-p标准具（参考Thorlabs）的精度比光谱仪(参考横河)要高很多。sorry，前面我说的不够严谨，用光谱仪只是粗略的观察（一般有经验的实验师根据谱线可以看出来是否单频输出），即使看到单谱线也不一定是单纵模，因为分辨率不够，看到一根谱线有可能是多个谱线叠加在一起形成的。只有用F-p标准具观察到单纵模才能说单频激光。
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Godbuiltmetolast.
6楼2014-12-29 12:03:57
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mshwangg

至尊木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
微微-妞妞: 金币+5, ★★★很有帮助 2015-01-04 10:18:05
引用回帖:
5楼: Originally posted by 微微-妞妞 at 2014-12-29 10:09:21
可是为什么单纵模用标准具看，单谱线用光谱仪看呢，既然叫的不同，一点差异都没有吗？...

一般来说，单谱线未必是单纵模，单谱线只是说激光能量集中在某个频率附近，也就是4楼说的单频。而单频激光未必就是单模激光，不同的纵模和横模其频率是可以一样的。现在的商品激光器都是单频基模运转的，因此往往把单频理解为单模了。
光谱仪利用色散原理，可以测量光谱频率分布，但是不能检测模式，看模式还得用干涉原理的扫描标准具
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7楼2014-12-29 12:13:27
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airfly1992

金虫 (小有名气)
引用回帖:
7楼: Originally posted by mshwangg at 2014-12-29 12:13:27
一般来说，单谱线未必是单纵模，单谱线只是说激光能量集中在某个频率附近，也就是4楼说的单频。而单频激光未必就是单模激光，不同的纵模和横模其频率是可以一样的。现在的商品激光器都是单频基模运转的，因此往往把 ...

那请教一下，前提是基模，单频激光也并不一定是单纵模？
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Godbuiltmetolast.
8楼2014-12-29 16:34:14
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微微-妞妞

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
7楼: Originally posted by mshwangg at 2014-12-29 12:13:27
一般来说，单谱线未必是单纵模，单谱线只是说激光能量集中在某个频率附近，也就是4楼说的单频。而单频激光未必就是单模激光，不同的纵模和横模其频率是可以一样的。现在的商品激光器都是单频基模运转的，因此往往把 ...

基本上就认定单频就是单纵模吧？而单谱线则范围很大，可能包含多个纵膜

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9楼2014-12-30 07:40:04
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mshwangg

至尊木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
8楼: Originally posted by airfly1992 at 2014-12-29 16:34:14
那请教一下，前提是基模，单频激光也并不一定是单纵模？...

一般说基模是TEM_00模，而TEM_mn是横模的表示方法
激光原理上对光模式的表示是TEM_mnq，mn表示横模，q表示纵模
所以未加控制措施的情况下，激光是可以有基横模运转而多纵模的情形的
纵模间隔=c/2L，取决于腔长，举个例子来说
1.5m腔长的He-Ne激光TEM_00基模运转，其纵模间隔是100MHz，也就是1.3*10^-4nm，这么小的频率间隔用光谱仪是看不出来的。He-Ne激光的荧光线宽大约1.5GHz，所以输出光包含约15个纵模，用光谱仪去看仍然是单峰结构，只有用标准具才可看到多纵模的光梳。
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10楼2014-12-30 15:39:45
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