6. Phương pháp nghiên cứu
2.4.3.4Các Mode trong buồng cộng hưởng
Mặc dù ánh sáng laser là ánh sáng kết hợp nhất nhưng nó không đơn sắc hoàn toàn. Tất cả các laser đều tạo ra ánh
sáng trong một dải tần số nào đó. Dải tần số hoạt động của laser được xác định chủ yếu bởi môi trường hoạt chất và được gọi là dải tần số khuếch đại. Nhân tố thứ hai xác định tần số phát xạ của laser là buồng cộng
hưởng. Do ánh sáng là sóng, khi bị giữ giữa
hai gương, nó sẽ tự giao thoa và hình thành
có tần số mà buồng cộng hưởng cho phép duy trì, tất cả các tần số khác bị dập tắt do giao thoa. Đối với buồng gồm hai gương phẳng, các mode được phép là các mode có bước sóng là ước của khoảng cách L giữa hai gương, tức là
2
k L= λ
với k là một số nguyên được gọi là bậc mode. Trong thực tế, khoảng cách L thường lớn hơn nhiều bước sóng ánh sáng λ, do đó giá trị của k rất lớn (khoảng 105 đến 106). khoảng cách tần số giữa hai mode liên tiếp bất kỳ k và k+1; cho bởi công thức: 2 c L ν ∆ = .
Độ rộng của các mode được viết theo công thức: 1/ 2 ( 1 2) 1 1 2 2 c R R L ν π ∆ = − .
Mỗi mode dọc có độ rộng tần số nào đó nhưng nhỏ hơn nhiều khoảng cách tần số giữa các mode. Chiều dài hộp laser và bước sóng ánh sáng tác động lẫn nhau để tạo ra mode dọc của sự phân bố năng lượng trong chùm tia, còn thiết kế hộp cộng hưởng là một nhân tố then chốt trong việc xác định sự phân bố cường độ theo chiều rộng của chùm tia, và tỉ lệ mà chùm tia phân kì. Cường độ cắt ngang chùm tia được xác định bằng mode ngang của chùm. Những phân bố có khả năng trong cường độ chùm tia được giới hạn bởi cái gọi là các điều kiện biên nhất định, nhưng thường thì một chùm tia biểu hiện một, hai, hoặc hơn hai đỉnh ở giữa, với cường độ không ở các rìa ngoài. Các mode khác nhau này được gọi là mode TEM(mn).