Hosszanti mód - Longitudinal mode
A rezonáló üreg hosszirányú módja egy olyan álló hullámmintázat, amelyet az üregben lévő hullámok képeznek . A hosszanti módok megfelelnek a hullám hullámhosszainak , amelyeket konstruktív interferencia erősít meg az üreg reflektáló felületeiről származó sok visszatükrözés után. Az összes többi hullámhosszt elpusztítják a pusztító interferencia.
A hosszirányú mintázat csomópontjai tengelyirányban vannak elhelyezve az üreg hossza mentén. Keresztirányú módok is lehetnek , ahol a csomópontok merőlegesek az üreg tengelyére.
Egyszerű üreg
Egy általános példa az longitudinális módok a fény hullámhosszak által termelt lézerrel . A legegyszerűbb esetben a lézer optikai üregét két, egymással ellentétes sík (lapos) tükrözi, amelyek körülveszik az erősítő közeget (sík-párhuzamos vagy Fabry – Pérot üreg). Az üreg megengedett módjai azok, amelyekben a tükör elválasztási távolsága L egyenlő a hullámhossz felének pontos szorzójával, λ :
ahol q egy egész sor, az üzemmód sorrendnek nevezzük.
A gyakorlatban, a távolságot a tükrök L általában sokkal nagyobb, mint a fény hullámhossza λ , így a megfelelő értékek a Q nagyok (körülbelül 10 5 , hogy 10 6 ). A lézerhullámhosszon átlátszó anyagban lévő két szomszédos üzemmód, q és q +1 közötti frekvencia-különbséget ( L hosszúságú üres lineáris rezonátor esetén ) Δ ν adja meg :
ahol c a fénysebesség és n az anyag törésmutatója (megjegyzés: n≈1 a levegőben).
Kompozit üreg
Ha az üreg nem üres (azaz tartalmaz egy vagy több elemet, különböző értékeket törésmutató ), az értékeket az L használt a fényúttal minden elemre. Az üregben lévő hosszanti módok frekvencia-távolságát ezután adja meg:
![\ Delta \ nu = {\ frac {c} {2 \ sum _ {i} n_ {i} L_ {i}}} = = {\ frac {c} {2}} \ bal [{\ frac {1} { n_ {1} L_ {1} + n_ {2} L_ {2} + n_ {3} L_ {3} + \ pontok}} \ jobbra]](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/79c6ccbcae8742ca93f3cc3737f198b347375749)
ahol n i az L i hosszúság i . elemének törésmutatója .
Általánosabb értelemben a hosszanti módokat bármely üreges hullámtípusra megtalálhatjuk a vonatkozó hullámagyenletnek a megfelelő határfeltételekkel történő megoldásával .
Mind a keresztirányú, mind a hosszanti hullámok hosszirányú lehetnek, ha egy üregre vannak korlátozva.
A longitudinális módok elemzése különösen fontos az egyetlen keresztirányú módusú lézerekben, például az egymódusú szálakban . Az ilyen lézer hosszanti módozatainak száma becsülhető meg a nyereség spektrális szélességének és a hosszanti módusok spektrális szétválasztásának arányában.
Teljesítmény hosszanti módban
Az egyetlen keresztirányú üzemmódú lézereknél az egy hosszanti módra eső teljesítmény jelentősen növelhető a lézerek koherens hozzáadásával . Ez a hozzáadás lehetővé teszi az egykeresztirányú üzemmódú lézer kimeneti teljesítményének skálázását és csökkentheti a hosszanti módok számát; mert a rendszer automatikusan csak az összes kombinált lézerre jellemző üzemmódot választja. A hosszanti módok számának csökkentése meghatározza a koherens összeadás korlátait . Egy további lézer koherens hozzáadásának képessége kimerül, ha az egyik kombinált lézeres hosszanti mód az erősítés spektrális szélességén belül helyezkedik el; egy későbbi kiegészítés a koherens kombináció hatékonyságának csökkenéséhez vezet, és nem növeli az ilyen lézer hosszirányú teljesítményét .