光织缆光纤光缆激光的纵模谐振条件(1-8)式说明在腔长L和折射率n确定后,只有某些特定频率的光才能形成光振荡,输出激光。因此,即使激活物质已实现了粒子数反转,可以发生受激辐射,激活物质的增益系数、损耗系数和反射镜的反射系数都满足阙值条件(2-7)式,并不是任意波长的激光都可产生,而只能输出满足谐振条件(2-8)式的某些特定波长的激光。也就是说,激光器的谐振腔具有一定的选频作用。这样,虽然原子能级EE,间发生受激辐射的光频率具有较宽的频率范围(Av)但过谐振腔的选频作用后可使其频宽变小,大大提高输出激光的单色性。例如氛原子发出中心频率为4.74x10"Hz(波长为6328A)的红光之频宽为1.5x10Hz在激光器中经过谐振腔选频以后,输出激光之频宽4v仅为10Hz(相应的波长宽度入为1.3x10A)单色性提高了四个数量级。

由(2-8)式知,满足谐振条件的谱线可能有许多条(分别对应于q=1,23··...·)每条称为一个纵模各纵模之间的频率间隔(Av).=2nL若激活物质辐射光的频宽为(4v)声,二者之比值(2-9)

N_(Av)为激光所包含的纵横数,表示输出激光中包含着相邻的N个频率。N=1的激光器称为单模(Av)激光器,否则为多模激光器。例如腔长为10cm的氨激光器(Av)=1.5x10H正好等于氛原子发出的中心频率为4.74x10HZ的红光的频宽(v)因而该激光器只有一个频幸输出,为单模激光器。但若腔长为 30cm,(v)=5 x10H,则该红光中可能包括有相的三个频率,即出现三个纵模,为多模激光器。

从(1-10)式知激光器中出现的纵模数目与原子发射的光谱线宽度(Av);有关,(Av)越大,可能出现的纵模数越多;纵模数目还与激光器腔长有关,腔长越大,(v)。越小,可能出现的纵模数越多。

为了提高输出激光的单色性,我们需要单膜输出,这就要求减少腔长。但缩短腔长会降低输出功率。为了解决这个问题,我们可以利用法布里-珀罗标准具,从多模光纤激光器中选出个纵模频率,来实现单模输出。法布里-罗标准具是一块厚度为1,对激光束透明的平行平面板,将其放在谐振腔内,由于多光束干涉的结果,只有满足

(2-11)m=1,2,3......vm=m 2nlcos0的光才有极高的透射率,形成激光输出;而其他光之透射率极低,不能形成激光振荡。(2-11)式中n是标准具的折射率,是标准具法线与谐振腔轴线的夹角。由于标准具厚度1很小,使c(Av)m=2nlcos0很大,在(4v)，内有高透射率的频率很少,这就可以减少其纵模数。例如图2-3中(a)表示激光器原有五个纵模,(b)表示标准具对三个频率VmYm-1Vm+有很高的透射率但它们之间隔很大。原有五个纵模中只有一个纵模v在标准具中得到高透射率,因而图(c)中只有一个纵模输出。这样,法布里-珀罗标准具就使原来的多模激光器变成单模激光器。