縱模

縱模

縱模是指沿諧振腔軸向的穩定光波振蕩模式。簡單而近似地說,縱模即頻率。以氣體放電管為例,通常它所發射的光波的頻率寬度比較大。如果把放電管放在光學諧振腔內,經過諧振腔的選頻,可使它所發射的光波的頻率寬度變窄。

概述


例如氖放電管所發射的光波的中心頻率為4.7×1014赫,頻率寬度為△v=1.5×109赫。如果諧振腔長度為1米,滿足共振條件的許多光頻率中相鄰兩個共振頻率之差△V’=1.5×108赫。氖放電管配置諧振腔后,發射的光波數為△V′/△V′,即有10種頻率的光波。如圖所示,曲線a代表放電管所發光波的頻率輪廓,直線b的橫坐標為中心頻率,曲線a的半值寬度即放電管所發光波的頻率寬度。配置諧振腔后,一定的腔長有一定的相鄰共振頻率之差。圖曲線a下面的各條直線的間隔即為相鄰共振頻率之差。因此原來放電管所發光的頻率範圍很大,曲線a下面的各種頻率的光都有。加上諧振腔后就不同,它要求相鄰兩光頻率之差滿足一定要求。例如圖曲線a下面的頻率中,只有各條直線代表的頻率才可能。當然這些頻率的光波也有自然寬度。
光學諧振腔的這種作用稱為選模。腔長縮短,共振頻率間隔增大,選模作用明顯增加。例如上述氖放電管,若配置在一個10厘米長的諧振腔里,頻率間隔為△v′=1.5×109赫,就只有一個輸出頻率。但縮短腔長會顯著降低激光功率。因此,一般用其它方法去達到選模的目的。
諧振腔內每一個允許的頻率值,在腔內形成一列駐波。每列駐波代表腔內光場沿縱軸的一種分佈,習慣上稱它為一個模式,或叫一個縱模。腔內如果只有一種光場分佈,稱單縱模,否則稱多縱模。

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