7.5.6.  Моды (типы колебаний) оптического резонатора

Подпись:  
Рис. 7.15. Структура светового пятна, наблюдаемого на поверхности круглого зеркала резонатора для нескольких различных поперечных мод
Мы убеди­лись, что резонатор лазера существенно влияет на выходную мощ­ность излучения, а также на его спектральные характеристики. В действительности влияние резонатора на свойства лазерного из­лучения является еще более значительным и принципиальным. Резонатор формирует определенные состояния поля излучения; их называют модами (типами колебаний) резонатора.

Отдельная мода обозначается так:

ТЕМmnq,

где m, n – попе­речные индексы моды, a q – продольный индекс; это то самое число q, которое фигурирует в соотношениях (7.31) и (7.32).

Каж­дая мода характеризуется определенной пространственной струк­турой поля – определенным распределением амплитуды и фазы поля в перпендикулярной к оси резонатора плоскости, в частно­сти, на поверхности зеркал резонатора. Специфику этой структуры фиксируют поперечные индексы моды m и n.

Конкретному сочетанию индексов m и п соответствует ряд мод с разными значениями индекса q; это продольные моды (их назы­вают также аксиальными модами). В спектре генерации каждой из них отвечает своя спектральная линия резонатора. Например, на рис. 7.14 представлены семь продольных мод; мода, соответствую­щая частоте , есть центральная продольная мода.

Совокупность продольных мод с данным сочетанием индексов m и n объединяют под названием поперечной моды. Поперечная мода обозначается как

ТЕМmn.

Каждый тип поперечной моды име­ет определенную структуру светового пятна на зеркале резонато­ра. На рис. 7.15 показана структура наблюдаемого на круглом зеркале светового пятна для нескольких наиболее простых (низ­ших) поперечных мод. Видно, что чем меньше значения попереч­ных индексов, тем сильнее сконцентрировано поле моды вблизи центра зеркала.

Поперечную моду ТЕМ00 называют основной модой. Для, нее характерна наиболее простая структура светового пятна.

Наблюдаемая в реальных условиях структура светового пятна часто представляет собой суперпозицию нескольких поперечных мод (многомодовый режим генерации). Спектр генерируемого из­лучения содержит обычно несколько спектральных линий (многочастотный режим генерации).