1．縱模選擇的意義及原則。 為了獲得好的單色性和相干性的激光束，要求激光以單頻振蕩，在一般情況下，多橫模激光器是一個多頻激光器，而多縱模激光器的頻率間隔則更大。激光器的振蕩 縱橫數目，由腔長、工作物質的增益線寬和激勵水平等因素所決定。因為只有處于增益線寬內的那些縱模頻率才有可能真正起振，形成多縱模振蕩。某些實際應用， 如光通訊、激光全息、精密計量等要求激光具有高單色性、高相干性，必須單頻工作，而縱模選擇又是單頻工作的必要條件。 設由增益線寬和 激勵水平（閾值）所決定的激光振蕩的大致頻率范圍為Δv，腔所允許的相鄰兩振蕩縱模的頻率間隔為δv，則實際起振的縱模數目為Δv/δv。由此可見，減少 振蕩縱模數（即選縱模）可通過兩條途徑來實現：一是設法壓縮激光器的增益帶寬Δv；二是設法增大相鄰兩振蕩縱模之間的頻率間隔δv。下述的各種縱模選擇方 法，均以此為依據。 2．縱模選擇的方法。 （1）色散腔法。當工作物質具有多條熒光譜線或一條較寬的譜帶時，在腔內放入色散棱鏡或反射光柵等光學元件，可以進行粗選縱模。使選頻振蕩的線寬壓縮到0.1-1nm左右。 ①棱鏡色散腔。在腔內置入色散棱鏡，其選頻振蕩的最窄波長范圍，由棱鏡角色散和光束發散角所決定。設棱鏡頂角為a，光束以最小偏向角δm方式通過棱鏡（即光路對稱），由于 n=sin[(δm+a)/2]/sina/2(20-10) 棱鏡的角色散率定義為： Dλ=dδm/dλ(20-11) 將式（20－10）求導后則有： Dλ=dδm/dn·dn/dλ=2sina/2/(1-n2sina/2)1/2·dn/dλ(20-12) 為使棱鏡的插入損耗減到最小，應使光線入射角i以布儒斯特角iB入射。 則有： sina/2=siniB/n(20-13) 代入（20－12）式，則： Dλ=2siniB/(n2(1-sin2iB))1/2·dn/dλ(20-14) 設腔內振蕩光束的發散角為θ，則由棱鏡色鏡分光作用，腔內激光振蕩譜線的最小波長間隔為： Δλmin=1/Dλ·θ(20-15) Δλmin=(n2(1-sin2iB))1/2/2siniB·dn/dλ·θ(20-16) 若取θ=1mrad（毫弧度）則Δλmin≈1nm。 氬離子激光器的488nm和514.5nm譜線可用此法將它們分開。 ②光柵色散腔。這種色散腔用一反射光柵來代替諧振腔的一個反射鏡。由光柵方程： s(sina1+sina2)=Kλ(20-17) 式中d為光柵常數，a1為入射角，a2為反射角，K＝0、1、2、3……為干涉主極大的級數。 光柵角色散率 D=da2/dλ=K/dcosa2=d(sina1+sina2)/λdcosa2=sina1+sina2/λcosa2(20-18) 當a1=a2=a0（光柵閃耀角）時： D=2tga0/λ(20-19) 激光腔內允許的光束發散角為θ，由由于光柵色散而允許的振蕩譜線寬度應為： Δλ=θ/D=λ/2tga0·θ（20－20） 如a0＝30°、θ＝1mrad，在可見光波段可算出Δλ約為零點幾納米（nm）。由此可見，其色散選擇能力比棱鏡更高，而且不存在光束的透過損耗。可適用于較寬廣的光譜區域內的多種激光器選模。 色散腔法雖能從較寬范圍的譜線中選出較窄的振蕩譜線，但在該譜線的熒光線寬范圍內還存在著間隔為Δv=c/2nL的一系列分立的振蕩頻率－多縱模。因此色散腔法還只是粗選，為進一步選擇單縱模，尚需采用其它方法。 （2）短腔法。對于一定的諧振腔，凡是落在熒光線寬范圍內，且增益都處于閾值水平線以上的駐波振蕩，均能形成激光振蕩，此即多縱模工作狀態。 相鄰兩縱模間隔為： Δvq=c/2nL(20-21) 由式（20－21）可知，縱模頻率間隔Δvq是與譜振腔腔長成反比的，為了在激光增益曲線中獲得單一頻率振蕩，可設法增大縱模頻率間隔，使其在熒光譜線有效寬度范圍內，只存在一個縱模振蕩。因此可通過縮小腔長L來實現，此即所謂短腔法選縱模原理。 此法簡單、實用，可廣泛應用于各種激光器，尤其是小功率氣體激光器。 如He-Ne激光器熒光譜線有效寬度Δvg=1500MHz(相當Δλ=0.005nm左右)，當L=1m時， Δλq=c/2nL=3×108m/s/2×1×1m＝150MHz 即該激光器可能有1500MHz／150MHz等于10個縱模同時振蕩。 若該激光器的腔長縮短到10cm，則Δv=1500MHz，此時就只有一個縱模能振蕩。 短腔法只適用熒光線寬較窄的激光器，否則會因腔長過短而無法使用。此外還應指出，由于腔長的縮短，使激光輸出功率明顯下降，故此方法不適用于大功率輸出的激光器。 （3）法布里－珀羅標準具法。為了克服短腔法的缺點而獲得較大功率輸出的單縱模振蕩，通常在諧振腔中插入一法布里－珀羅標準具來進行縱模的選擇。 法－珀標準具相當一塊濾光片，它對于不同波長（或頻率）的光按下式具有不同的透過率： T(λ)=1/(1+Fsinφ/2)(20-22) 式中：F＝4ρ/(1-ρ)2；φ＝π/2λ·Δ；ρ為反射率；φ表示標準具內參與多光束干涉兩相鄰二出射光線的位相差；Δ為光程差。 Δ=2ndcosi 故標準具透過率又可表示為 T(λ)=(1-ρ)2/(1-ρ)2+4ρsin2φ/2(20-23) 透過率取極大值的條件為： Δ=2ndcosi=Kλ=K.c/v(20-24) 由（20－24）式，可求出具有最大透過率的相鄰頻率值的間隔為： Δv=c/2ndcosi≈c2nd(20-25) 由前面所述透射光多光束干涉原理可知，標準具反射率ρ越大，則譜線寬度越窄，其選擇性越好。 由此可見，對于多縱模激光器，在諧振腔中插入一標準具后，我們適當地選擇標準具的厚度d和反射率ρ，使得標準具的峰值頻率間隔Δv與激光器的熒光線寬相 當，從而使得在有效增益線寬內，只能通過一個縱模，而其余的縱模因透過率小均被標準具所“濾掉”，從而達到選縱模的目的。 法－珀標準具選縱模的優點在于標準具平行平面板的厚度d可以調整到很薄，因此對增益線寬很寬的工作物質和氬離子、紅寶石、YAG等也能夠獲得單縱模振蕩，可適用于大功率激光器。 除上述幾種縱模選擇方法外，還有一些其它方法，如復合腔法及在腔中加金屬薄膜吸收法和加某種可飽和吸收染料介質等。方法尚多，在此就不一一列舉了。