单模运行 Single-mode operation

2022-10-26 15:49:45 浏览:216

定义

激光仅在轴向(纵向)谐振器模式下工作,甚至在单轴向模式下工作

通常适用于激光器的术语单模操运行是模棱两可的,因为它具有不同的含义:

  • 它可以意味着单横向模式操作,其中激光器在单一横向谐振器模式下工作,这几乎总是高斯模式(尽管也可以在单高阶模式下操作,例如通过在激光谐振器中使用一些衍射元件)。如果操作确实发生在高斯模式下,则激光的光束质量受衍射限制。然而,激光振荡可能仍然发生在多个轴向(纵向)模式下,这些模式基本上具有相同的横向形状,但光学频率不同,由自由光谱范围隔开。

图 1:具有单模发射(上)、多轴向模式(但单横向)发射(中)和全多模发射(下)的激光器发射光谱。

  • 在其他情况下,该术语实际上表示在单个谐振器模式下的工作,该模式通常也是轴向(高斯)模式。这更准确地称为单纵模式操作或单频操作。在这种情况下,激光器是单频激光器,激光线宽相当小,仅受相位噪声(→窄线宽激光器)的限制。在不同的纵向模式之间可能会有一些偶尔的模式跳跃,例如由温度波动触发。

激光器中振荡谐振器模式的数量和类型取决于具体情况:

  • 高阶横向模式的激励通常可以通过仅泵送轴向模式覆盖的体积来避免。这通常是在终端泵浦固态激光器中完成的。
  • 如果增益带宽大于轴向模式间距(如大多数固态激光器的情况),则仍可能激发多个轴向模式。这可以通过插入腔内滤光片(例如etalon)或通过增加轴向模式间距(自由光谱范围)来改变,即通过使用非常短的激光谐振器。

单频运行通常比单横向模式操作更难实现,因为引入空间变化的损耗或增益是不够的。使其更具挑战性的因素是所有减少模式竞争的因素,例如通过空间孔燃烧实现不均匀饱和。

激光器

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