3、激光光束特性：M²模型解读

激光光束特性：M²模型解读

1. 激光横模介绍

激光横模有多种表示方式，如TEMm,n ，其中 m 表示水平方向的节点数，n 表示垂直方向的节点数；TEMp,l 表示径向（不包括中心可能存在的零点）有 p 个节点，绕半圆周有 l 个节点的模式。图 1.2a - f 展示了六种纯模式的理论光束辐照度分布。这些模式是损耗最低的六种模式，因此在实际激光束中很常见。所有这些模式都源自同一个谐振腔，具有相同的径向尺度参数 w(z)。

模式名称中带有星号（“星号模式”）表示两个简并（相同频率）的厄米 - 高斯模式或拉盖尔 - 高斯模式在空间和相位正交组合成具有径向对称性的模式。例如，对于具有方位角变化（l ≠ 0）的模式，可通过将该模式与其旋转 90° 后的副本相加得到平滑的环形图案。

1.1 常见纯模式特点

• TEM00 模式 ：也称为最低阶模式或基模，由一个具有高斯分布的单点组成。
• “甜甜圈”模式（TEM01*） ：具有一个节点。
• 其他高阶模式 ：TEM02 、TEM10、TEM03 、TEM11* 等模式，TEM10 模式的光斑图案像中心明亮的靶心，TEM11 模式的光斑像中心黑暗的靶心。所有高阶模式的光束直径都比基模大。

这些纯模式的垂直尺度经过归一化处理，使得在横截面上积分时，每个模式的功率为 1。

1.2 厄米 - 高斯和拉盖尔 - 高斯函数描述横模的原因

激光束在谐振腔中通过沿光束轴来