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激光横模—痕迹检验光学基础

时间:2023-07-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:前面曾指出,谐振腔中纵向不同的稳定的光场分布就是不同的纵模。光场在横向不同的稳定的光场分布,通常称为不同的横模。激光的模式一般用TEMmnq来标记:其中q为纵模序数;m、n为横模序数。经第一孔后由于衍射作用将使波阵面发生畸变,部分光将偏离原光束传播方向。通过第三、第四孔时,将继续发生上述过程。综上所述,激光的横模,实际上就是谐振腔所允许的光场的各种横向稳定分布。

激光横模—痕迹检验光学基础

(1)横模

在使用激光器时,可以将一个白屏插入光束,借以观察激光输出的强弱和光斑形状。我们会发现除了出现一个对称的圆斑外,有时还会出现一些形状更为复杂的光斑。前面曾指出,谐振腔中纵向不同的稳定的光场分布就是不同的纵模。光场在横向(即垂直于光传播方向的X,Y平面上)不同的稳定的光场分布,通常称为不同的横模。对近红外光激光束可以利用变相管或暗视管观察。

激光的模式一般用TEMmnq来标记:其中q为纵模序数;m、n为横模序数。各种横模图形,按其对称性可分为两类:

轴对称:当图形以X(或Y)轴为轴,将右(或上)方图形迭合到左(或下)方时,两半图形完全重合。对这一类横模图形是这样标记的,当圆形中沿X轴方向出现一个暗区(即光强分布曲线出现一个极小值)时,就记m=1;出现两个暗区(光强分布出现两个极小值)时,就记m=2;其余依此类推。N值即由Y轴方向出现的暗区数确定。

旋转对称:当图形以中心为轴,旋转一定角度后,与原图形完全重合。(www.xing528.com)

(2)横模的形成

在前边我们曾指出纵模是光束在腔内来回反射而形成的纵向稳定分布。现在分析这种反射过程对横向光场分布的影响。

设有一谐振腔。光束在其间反射时,只有落在镜面上的那部分才能被反射回来。所以光在腔内来回反射的情况等价于光束连续通过一系列的圆孔。

设有一束光强均匀的平行光射入。经第一孔后由于衍射作用将使波阵面发生畸变,部分光将偏离原光束传播方向。当通过第二孔时,边缘部分将被阻挡住,同时又将发生第二次衍射。通过第三、第四孔时,将继续发生上述过程。而每次的作用是削弱边缘部分的光强。这种分布的特点是光能集中在光斑的中心部分,而边缘部分光强甚小。这样的光束,在小孔系列中传播(即在反射镜间来回反射)时,可以保持其分布不变;也就是说,它是一种在反射镜之间来回反射时可保持住的横向光场分布,称为横模。综上所述,激光的横模,实际上就是谐振腔所允许的(也就是在腔内来回反射时,能保持稳定不变的)光场的各种横向稳定分布。

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