如何獲得更好的單色性和相干性的激光束

為了獲得更好的單色性和相干性的激光束，要求激光以單頻振蕩，在一般情況下，多橫模激光器是一個多頻激光器，而多縱模激光器的頻率間隔則更大。 激光器的振蕩縱橫數(shù)目，由腔長、工作物質(zhì)的增益線寬和激勵水平等因素所決定。因為只有處于增益線寬內(nèi)的那些縱模頻率才有可能真正起振，形成多縱模振蕩。某些實際應(yīng)用，如光通訊、激光全息、精密計量等要求激光具有高單色性、高相干性，必須單頻工作，而縱模選擇又是單頻工作的必要條件。

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假設(shè)由增益線寬和激勵水平(閾值)所決定的激光振蕩的大致頻率范圍為Δv，腔所允許的相鄰兩振蕩的縱模頻率間隔為δv，則實際起振的縱模數(shù)目為Δv/ δv。有此可見，減少振蕩縱模數(shù)(即選縱模)可通過兩條途徑來實現(xiàn)：一是設(shè)法壓縮激光器的增益帶寬Δv;二是設(shè)法增大相鄰兩振蕩縱模之間的頻率間隔δv。

對于純均勻加寬介質(zhì)的激光器，無論有多少頻率滿足空腔振蕩條件并落在增益線寬內(nèi)，往往只是一個頻率(縱模)獲得大于損耗的增益形成激光振蕩。在均勻加寬介質(zhì)激光器內(nèi)，通過增益飽和效應(yīng)，某一模式逐漸把其他的模式振蕩抑制下去，最后只剩一個縱模振蕩的現(xiàn)象，叫做模的競爭。競爭優(yōu)勝的模式往往是最靠近增益線中心頻率的那個。