一分钟带你了解激光光束光斑

以绿激光器为例，它与半导体激光器的区别是激光器有一个谐振腔。谐振腔的主要主用有：倍增激光增益介质的受激放大作用长度以形成光的高亮度;提高了光源发光的方向性;由于激光器谐振腔中分立的振荡模式的存在，大大提高了输出激光的单色性，实现了高度的相干性，改变了输出激光的光束结构及其传输特性。

光学谐振腔是由相隔一定距离的两块反射镜组成的(一块全反射镜，一块部分反射镜)。谐振腔靠两端的反射竟来实现光束在腔内的往返传播，对于光波没有任何其他限制，由于反射镜大小有限，它在对光束起反射作用的同时，还会引起光波的衍射效应。腔内的光束每经过一次反射镜的作用，就使光束的一部分不能再次被反射回腔内。

因而，反射回来的光束的强度要减弱，同时光强分布也将发生变化。当反射次数足够多时(大约三百多次反射),光束的横向场分布便趋于稳定，不在受衍射的影响。场分布腔内往返传播一次后能够再现出来。反射只改变强度的大小，而不改变光的强度分布。这种稳态场经一次往返后，唯 一的变化是镜面上各点的场振幅按同样的比例衰减，各点的相位发生同样大小的滞后，当两镜面完全相同时(对称开腔)，这种稳态场分布应在腔内经单程渡越(传播)后即实现再现，这个稳定的横向场分布，就是激光谐振腔的自再现模。通常叫作横模。

自再现模所足的积分方程为

σ mn μ mn (x，y)=∫∫K(x,y,xˊ,yˊ)μ mn (xˊ,yˊ)dsˊ

式中K(x,y, xˊ,yˊ)=L ikπ2e)y',x',,(yxikρ = L i λe)y',x',,(yxikρ σ mn 与μ mn 的下标表示该方程存在一系的不连续的本征函数解与本征值解。积分方程的本征函数解μmn 一般为复函数，它的模代表对称开腔任一镜面上的光场振幅分布。

本征函数解μmn 表示的是在激光谐振腔中存在的稳定的横向场分布，就是自再现模，通常叫做横模。m=0，n=0时所对应的横模称为基横模，即TEM00高斯光束。基横模TEM00高斯光束行波输出在与光束前进方向的垂直平面上的强度呈高斯型分布。同时基横模的输出是相对均匀的，而且它的强度中心沿直线传播，其传播方向很好，发散角很小。