本周《漲知識啦》主要給大家介紹的是激光器的橫模(lateral mode)和縱模(longitudinal mode)的區(qū)別。做為激光器的兩個關(guān)鍵參數(shù)，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。特別是對于邊發(fā)射和面發(fā)射兩種不同激光器，更容易混淆。
首先，激光器的縱模指的是在激光器諧振腔內(nèi)形成的穩(wěn)定駐波。對于一個固定的諧振腔，由于滿足諧振腔來回振蕩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(wěn)定的駐波，所以在同一個諧振腔內(nèi)會存在很多駐波形式，而一個駐波形式就對應(yīng)一個縱模。縱模可以和波長或者頻率聯(lián)系起來，可以簡單的理解為一個波長對應(yīng)了一個激光器縱模模式。如下圖所示，在波長范圍1300nm-1320nm之間存在著十幾個激射峰，這些激射峰對應(yīng)的就是縱模。一般情況下，諧振腔的腔長影響激光器的縱模數(shù)量，一般來說對于普通的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL），由于它的腔長很短，一般都是單縱模輸出。
圖一 激光器的激射光譜
激光器的橫模指的在垂直于激光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(yuǎn)場體現(xiàn)。對于基模，它在橫截面上的形狀就是一個光斑，那么高階模在橫截面上就是多個光斑。所以，橫模的數(shù)量也會影響激光器的光束質(zhì)量。圖二為VCSEL激光器中不同橫模對應(yīng)的遠(yuǎn)場圖，高階模相比基模具有更大的發(fā)散角。
圖二 VCSEL中的不同橫模對應(yīng)的遠(yuǎn)場圖
所以，橫模和縱模是兩個不同的概念，縱模決定的是頻譜特性，而橫模決定的是光場的空間特性即近遠(yuǎn)場特性。
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