6. Phương pháp nghiên cứu
2.4.3.4 Các 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
sóng dừng. Các sóng dừng tạo thành một tập các tần số rời rạc; được gọi là mode dọc của buồng. Các mode này là ánh sáng có tần số mà buồng cộng
Hình 17: Mode ngang của chùm laser
GVHD: Hoàng Hữu Hòa SVTH: Lê Thị Bích Liên
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
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
.
Độ rộng của các mode được viết theo công thức: 1/ 2 1 2
1 1 2 2 c R R L .
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).