《漲知識啦28》 雷射器的橫模和縱模

2021-10-25 13:47:22 字數 826 閱讀 4747

本週《漲知識啦》主要給大家介紹的是雷射器的橫模(lateral mode)和縱模(longitudinal mode)的區別。做為雷射器的兩個關鍵引數,從表象看會讓人錯誤的理解為僅僅是模式在方向上的不同。特別是對於邊發射和面發射兩種不同雷射器,更容易混淆。

首先,雷射器的縱模指的是在雷射器諧振腔內形成的穩定駐波。對於乙個固定的諧振腔,由於滿足諧振腔來回振盪相位匹配條件的波長有很多,只要滿足這個條件就可以形成穩定的駐波,所以在同乙個諧振腔內會存在很多駐波形式,而乙個駐波形式就對應乙個縱模。縱模可以和波長或者頻率聯絡起來,可以簡單的理解為乙個波長對應了乙個雷射器縱模模式。如下圖所示,在波長範圍1300nm-1320nm之間存在著十幾個激射峰,這些激射峰對應的就是縱模。一般情況下,諧振腔的腔長影響雷射器的縱模數量,一般來說對於普通的垂直腔面發射雷射器(vcsel),由於它的腔長很短,一般都是單縱模輸出。

圖一 雷射器的激射光譜
雷射器的橫模指的在垂直於雷射傳播方向上的橫截面上的場型分布(包括電場和磁場),可以簡單理解為場在這個橫截面上的形狀,這往往可以通過近遠場體現。對於基模,它在橫截面上的形狀就是乙個光斑,那麼高階模在橫截面上就是多個光斑。所以,橫模的數量也會影響雷射器的光束質量。圖二為vcsel雷射器中不同橫模對應的遠場圖,高階模相比基模具有更大的發散角。

圖二 vcsel中的不同橫模對應的遠場圖

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