 | В этой статье не процитировать какие - либо источники . ( октябрь 2011 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон ) |
Продольная мода из резонансной полости является особым стоячей волной узора , образованный волном , заключенные в полости. Продольные моды соответствуют длинам волн, которые усиливаются конструктивной интерференцией после многих отражений от отражающих поверхностей полости. Все другие длины волн подавляются деструктивной интерференцией.
Узлы продольной моды расположены в осевом направлении по длине полости. Также могут существовать поперечные моды с узлами, расположенными перпендикулярно оси полости.
Простая полость [ править ]
Типичным примером продольных мод являются длины волн света, создаваемые лазером . В простейшем случае оптический резонатор лазера образован двумя противоположными плоскими (плоскими) зеркалами, окружающими усиливающую среду (плоскопараллельный резонатор или резонатор Фабри – Перо ). Разрешенными модами резонатора являются те, в которых расстояние между зеркалами L равно точному кратному половине длины волны λ :
где q - целое число, известное как порядок режимов.
На практике расстояние между зеркалами L обычно намного больше, чем длина волны света λ , поэтому соответствующие значения q велики (примерно от 10 5 до 10 6 ). Разделение частот между любыми двумя соседними модами, q и q +1, в материале, прозрачном для длины волны лазера, задается (для пустого линейного резонатора длиной L ) как Δ ν :
где c - скорость света, а n - показатель преломления материала (примечание: n≈1 в воздухе).
Композитный резонатор [ править ]
Если полость не пуста (т.е. содержит один или несколько элементов с разными значениями показателя преломления ), используемые значения L являются длинами оптического пути для каждого элемента. Частотный интервал продольных мод в резонаторе тогда определяется как:
![\ Delta \ nu = {\ frac {c} {2 \ sum _ {i} n_ {i} L_ {i}}} = {\ frac {c} {2}} \ left [{\ frac {1} { n_ {1} L_ {1} + n_ {2} L_ {2} + n_ {3} L_ {3} + \ ldots}} \ right]](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/79c6ccbcae8742ca93f3cc3737f198b347375749)
где n i - показатель преломления i-го элемента длины L i .
В более общем смысле, продольные моды могут быть найдены для любого типа волны в резонаторе путем решения соответствующего волнового уравнения с соответствующими граничными условиями .
Как поперечные, так и продольные волны могут иметь продольные моды, будучи ограниченными полостью.
Анализ продольных мод особенно важен в лазерах с одной поперечной модой, например, в одномодовых волоконных лазерах . Число продольных мод такого лазера можно оценить как отношение спектральной ширины усиления к спектральному разделению продольных мод.
Мощность на продольную моду [ править ]
Для лазеров с одной поперечной модой мощность, приходящаяся на одну продольную моду, может быть значительно увеличена когерентным сложением лазеров. Такое добавление позволяет как увеличить выходную мощность одномодового лазера с поперечной модой, так и уменьшить количество продольных мод; потому что система автоматически выбирает только те режимы, которые являются общими для всех комбинированных лазеров. Уменьшение количества продольных мод определяет пределы когерентного сложения . Возможность когерентного добавления одного дополнительного лазера исчерпывается, когда одна продольная мода, общая для комбинированных лазеров, находится в пределах спектральной ширины усиления; последующее добавление приведет к потере эффективности когерентной комбинации и не увеличит мощность на продольную моду такого лазера.
См. Также [ править ]
- Интерферометр Фабри – Перо
- Режим блокировки
- Нормальный режим
